İyon değiştirme boncuğu su altında yazıyor – Fizik Dünyası

Yazmak, yazılı satırları ve harfleri yerinde sabitlemek için kil veya kağıt gibi bir alt tabaka gerektirir. Aynı şeyi su gibi bir sıvı içinde yapmak mümkün değildir çünkü kalemin hareketi mürekkep izlerini hızla yok eden türbülans yaratır. Prensipte, çok küçük bir kalem kullanarak bu türbülansı ortadan kaldırabilirsiniz, çünkü daha küçük hareketli nesneler daha az girdap oluşturur, ancak küçük bir kalem bile önemli miktarda mürekkep rezervuarı gerektirir ve bu da boyut avantajını ortadan kaldırır. Öyle görünüyor ki, suyla yazma başarısızlığa mahkumdur.

Yoksa öyle mi? Liderliğindeki araştırmacılar Thomas Palberg Almanya'nın Johannes Üniversitesi Mainz (JGU) artık “mürekkebi” doğrudan suya yerleştirip “kalem” olarak 20-50 mikron çapında bir boncuk kullanmayı içeren tamamen yeni bir su yazma tekniği geliştirdiler. Palberg, bu boncuğun herhangi bir girdap oluşturamayacak kadar küçük olduğunu ve suyun yerel pH değerini değiştiren, böylece çökelmiş koloidal parçacıkları (mürekkebi) izlerine çeken bir iyon değiştirme reçinesinden yapıldığını açıklıyor. Yeni teknik, sıvıları mikro ölçeğe kadar çizmek ve modellemek için kullanılabilir.

Girdap yok

Ayrıntılı olarak açıklanan yaklaşımlarında Küçük, araştırmacılar boncuğu bir su banyosunun tabanı boyunca yuvarladılar. Boncuk hareket ettikçe sudaki kalıntı katyonları protonlarla değiştirir ve böylece sıvıdaki düşük pH'ın görünmez izini sürer. Bu iz, difüzyon-ozmotik akış veya forez olarak bilinen bir olay sayesinde (ince dağılmış) mürekkep parçacıklarını çeker. Parçacıklar böylece boncuk tarafından işaretlenen yolda birikir. Sonuç: En düşük pH değerinin olduğu alanı işaretleyen, yalnızca birkaç on mikron genişliğinde ince bir çizgi.

Bu şekilde üretilen çizgiler kalıcı olmasa da Palberg bunların dayanıklı olduğunu söylüyor. "Hiçbir girdap oluşmadığından mürekkep parçacığı dağılımı tamamen dağıtıcıdır ve bu nedenle çok yavaştır" diye açıklıyor.

Çizgiler arasında boşluk yaratmak için ekip, lazer ışığını kullanarak iyon değiştirme işlemini basitçe açıp kapattı. Harfler gibi kavisli şekiller oluşturmak biraz daha zordur, çünkü boncuğun yerçekimi etkisi altında hareket etmesini sağlamak için su banyosunun eğilmesi gerekir. Palberg, "İlk denemelerimizde su banyosunu elle hareket ettirdik, ancak o zamandan beri bunu yapmak için programlanabilir bir sahne inşa ettik" diyor.

"Serbestçe askıya alınabilen ve yeniden yapılandırılabilen çizgiler üretmek için buna benzer başka bir teknik mevcut değil" diye ekliyor. "Günümüzde bilinen tüm yöntemler, bir rezervuardan biriken mürekkebin sabitlenmesi için katı alt tabakalara dayanmaktadır."

Katılaşan metal alaşımlarında 'Zebra şeridi' desenleri oluşuyor

Araştırmacıların matematiksel simülasyonlarına göre yaklaşım geneldir ve dolayısıyla çeşitli şekillerde kullanılabilir. Ekip üyesi, "İyon değiştirici reçinelerden yapılmış boncuklara ek olarak, lazerlerle ısıtılabilen parçacıklardan oluşan 'kalemler' ve hatta ayrı ayrı yönlendirilebilen mikro yüzücüler kullanılabilir" diyor. Benno Liebchenyumuşak madde fizikçisi TU Darmstadt, Almanya. "Bu, sudaki yapıların kapsamlı paralel yazılmasına bile izin verebilir. Dolayısıyla mekanizma, sıvılarda oldukça karmaşık yoğunluk modelleri oluşturmak için de kullanılabilir."

Ekip şu anda tekniğini geliştirmekle ve daha büyük ölçekli, santimetre boyutunda alanlar üzerinde desenler oluşturmanın yollarını keşfetmekle meşgul olduğunu söylüyor.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/ion-exchange-bead-writes-under-water/