جنرال لواء

يبتكر الباحثون أنحف فيلم سائل في العالم


يوجد الآن فهم جديد لكلمة "مبلل" بفضل الفيزيائيين الذين صنعوا أنحف طبقة من السوائل على الإطلاق. صمم فريق من جامعة فيرمونت فئة جديدة من الطلاءات ومواد التشحيم التي لا يزيد سمكها عن ذرات قليلة.

قالت سانجيتا سينغوبتا ، طالبة الدكتوراه في يو في إم والمؤلفة الرئيسية للدراسة الجديدة: "لقد تعلمنا ما الذي يتحكم في سماكة الأغشية الرقيقة جدًا المزروعة على الجرافين". "ولدينا الآن فكرة جيدة عن الظروف - مثل المقابض التي يمكنك تدويرها - التي ستغير عدد طبقات الذرات التي ستتشكل في السوائل المختلفة."

نشر الفريق نتائجه في طبعة حديثة من المجلة رسائل المراجعة البدنية. بينما اكتسبت الدراسة نفسها شعبية ، أوضح الباحثون طريقة أبسط لفهم ما أنجزوه. عندما تهطل الأمطار على هاتف iPhone الخاص بشخص ما ، تتشكل حبات على شاشة الهاتف. يمكن التخلص من هذه الخرزات بسرعة ولن تتسبب في تلف الهاتف. بدلاً من ذلك ، إذا اصطحبت iPhone معك إلى الحمام للاستماع إلى الموسيقى أثناء الاستحمام ، فسيتم أيضًا تغطية هاتفك بطبقة رقيقة من الماء بسبب البخار. أوضح الباحثون أن هذين المفهومين يساهمان في نفس الفكرة الأكبر.

"هذان مثالان متطرفان لفيزياء الترطيب ،" لاحظ الفيزيائي UVM أدريان ديل مايسترو ، المؤلف المشارك في الدراسة الجديدة. "إذا كانت التفاعلات داخل السائل أقوى من تلك بين السائل والسطح ، فإن ذرات السائل تلتصق ببعضها البعض ، وتشكل قطيرات منفصلة. وفي الحالة المعاكسة ، يؤدي السحب القوي للسطح إلى انتشار السائل ، وتشكيل طبقة رقيقة."

ومع ذلك ، منذ أكثر من نصف قرن ، افترض الفيزيائيون أنه يمكن أن يكون هناك احتمال ثالث للترطيب. لقد طوروا فكرة "الترطيب الحرج" - وهو الوقت الذي تتشكل فيه ذرات السائل على سطح الفيلم ولكنها تتوقف بعد أن تصبح سميكة فقط بضع ذرات. لقد فهم العالم السوفيتي الشهير يفغيني ليفشيتز المفهوم ، ولكن مثل العديد من زملائه الفيزيائيين في ذلك الوقت ، كان يشك في ما إذا كانت حقيقية. إذا كان الترطيب الحرج حقيقياً ، فلا يمكن اختباره بسهولة في بيئة معملية.

ومن المفارقات أن جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2010 منحت لعالمين روسيين لإنتاج الجرافين - المادة التي استخدمها فريق بحث فيرمونت للتو لإثبات أن "الترطيب الشديد" كان حقيقيًا.

في غضون السنوات القليلة الماضية ، أثبت الجرافين أنه المادة الفائقة لجميع المواد الفائقة. إنها توصل الكهرباء جيدًا ، وتتفاعل مع الماء بطرق فريدة ، ويمكن تصميمها لتفعل أي شيء يحتاجه العلماء في مختلف المجالات.

بالنسبة إلى Del Maestro وفريقه ، كان الجرافين "السطح المثالي لاختبار الترطيب الحاسم". من هناك ، قارن الفيزيائيون كميات مختلفة من الهيدروجين والهيليوم والنيتروجين التي تصرفت عند التعرض للجرافين. باستخدام الفراغ كما هو الحال في ظروف أخرى ، اكتشف الفريق أن طبقة سائلة من الغازات المختلفة ستتشكل على الجرافين شديد الرقة. ومع ذلك ، وكما أشار عضو الفريق فاليري كوتوف ، فإن الفيلم يتوقف عن النمو عندما "يبلغ سمكه 10 أو 20 ذرة".

يلتصق الفيلم بالغرافين بفضل قوى فان دير فال. قد لا تبدو القوى الضعيفة للسائل تجاه الجرافين مثيرة للإعجاب عند مقارنتها بالقوة التي يتشبث بها الماء بالأشياء. وأشار الباحثون إلى أن جعل مثل هذه القوى الضعيفة لا تزال عالقة في بيئة المختبر يمثل تحديًا بحد ذاته.

وأشار سينغوبتا إلى أن "المهم هو أنه يمكننا ضبط هذا السمك".

في حين أن هذا الاكتشاف لن يعيد تشكيل المواد المقاومة للماء أو الإلكترونيات المقاومة للماء بالكامل ، لاحظ الفريق أنه سيمنح المهندسين الآخرين القدرة على فهم الترطيب الحرج والتحكم فيه. كما قدمت خطوات مهمة إلى الأمام فيما يعرفه الباحثون عن الجرافين.


شاهد الفيديو: إدمان العقارب. لسعة المتعة (كانون الثاني 2022).