KingXinh00
New member
Chắc hẳn bạn từng bắt gặp cảnh tượng siêu lạ này: những giọt nước li ti lăn lông bông trên mặt nước mà không chịu hòa vào nhau? Kiểu như hồi trời mưa hay lúc đổ sữa vào cà phê ấy! Giờ thì các nhà khoa học cuối cùng cũng tìm ra lời giải cho hiện tượng vật lý "bí ẩn" này rồi nèee
Theo team nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) - trường đại học xịn sò bên Mỹ, muốn cho một hạt nước "bay lơ lửng" trên bề mặt dung dịch được một lúc trước khi chịu "đầu hàng" và hòa vào, thì nhiệt độ giữa hai bên phải khác nhau mới được. Còn plot twist ở chỗ các nhà khoa học này còn tìm ra cách... điều khiển nó nữa chứ!
Thông thường thì nếu hai loại dung dịch giống nhau - giọt nước trên kia với dung dịch dưới này - chúng sẽ "hợp thể" với nhau ngay và luôn.
Nhưng khi giọt nước vẫn nổi và lăn lông bông trên mặt dung dịch thì nó gọi là hiện tượng "không hợp nhất – noncoalescence" (nghe fancy ghê không?). Mà điều xịn xò là hiện tượng này có ích lắm trong khoa học luôn đó!
Nếu hiểu được tại sao hiện tượng "không hợp nhất" này lại xảy ra, chúng ta có thể phát triển được những dung dịch xịn xò hơn nhiều, từ thuốc men, mỹ phẩm cho đến cả sơn nữa á!
Hiện tượng này còn được nghiên cứu để áp dụng vào các công nghệ siêu vi như chip kênh dẫn vi lưu (microfluidic - một công nghệ cho phép kiểm soát hoạt động trong quy mô siêu nhỏ thông qua các kênh nhỏ hơn 1mm): những hạt nước có thể "ship hàng" - mang theo các chất phản ứng đến đúng điểm cần thiết trên bề mặt con chip. Công nghệ tương lai là đây chứ đâu!
Vì lý do đó nên hiện tượng "không hợp nhất" đã được nghiên cứu khá lâu rồi. Các nhà khoa học cũng đã tạo lại được hiện tượng này bằng nhiều cách - ví dụ như hạt nước có điện tích đối lập với dung dịch cũng sẽ xảy ra hiện tượng tương tự.
Các yếu tố ảnh hưởng đến việc "không hợp nhất" cũng đã được xác định rồi nha:
Như độ nhớt của dung dịch, sức căng bề mặt, độ cao của giọt nước lúc rơi xuống, tính điện và kích cỡ hạt nước đều đóng vai trò nhất định trong việc hình thành hạt nước trên bề mặt dung dịch và thời gian "sống sót" của nó.
Nhưng sau bao nhiêu nghiên cứu, câu hỏi TẠI SAO vẫn là câu hỏi lớn, và cách điều khiển chính xác vẫn còn mờ mịt...
May thay, một nghiên cứu hồi năm 1996 đã chỉ ra ảnh hưởng của nhiệt độ lên sự không hợp nhất của dung dịch. Dựa vào manh mối đó, Michela Geri - nữ sinh viên tốt nghiệp MIT cùng đội nhóm của cô đã tiến hành thử nghiệm toán học, xác định chính xác sự khác biệt nhiệt độ trong hiện tượng kỳ lạ này ️
"Dựa trên giả thuyết mới của chúng tôi, các kỹ sư giờ đây có thể xác định được mức chênh lệch nhiệt độ cần thiết để tách hạt nước khỏi bề mặt dung dịch, và cả trọng lượng tối đa của hạt nước để nó có thể nổi được", Geri chia sẻ.
"Nếu như bạn đã hiểu được những yếu tố cơ bản, bạn có thể bắt đầu thiết kế mọi thứ theo cách mà bạn muốn" - nghe xịn quá đi!
Để làm thử nghiệm này, Geri đã tạo ra một cái hộp đáy kim loại, đổ đầy dầu silicon vào đó, rồi đặt lên một thiết bị tạo nhiệt có thể làm nóng, làm lạnh hoặc giữ nhiệt tùy ý. Sau đó cô dùng ống tiêm để nhỏ một giọt dầu silicon lên bề mặt dung dịch.
Thử nghiệm được thực hiện với đủ loại nhiệt độ khác nhau, nhiều mức độ nhớt và đậm đặc của dầu. Team nghiên cứu còn dùng camera tốc độ cao quay lại với tốc độ 2.000 khung hình/giây để quan sát kỹ càng từng chi tiết tương tác giữa giọt nước và bề mặt dung dịch. Đỉnh của chóp luôn!
Kết quả cho thấy: nhiệt độ chênh lệch càng cao, tỉ lệ xảy ra "không hợp nhất" càng lớn. Với độ chênh lệch 30 độ C, Geri đã giữ được hạt nước trong trạng thái "không hợp nhất" tận khoảng 10 giây đó!
Lý do là vì sự chênh lệch nhiệt độ tạo ra dòng đối lưu - dòng chảy của lớp không khí bọc quanh hạt nước và phủ lên bề mặt dung dịch. Nhiệt độ càng cao, dòng đối lưu này càng mạnh, nó sẽ ngăn không cho hạt nước hòa vào dung dịch bên dưới. Quá thông minh! ️
Kết quả thí nghiệm này sẽ được nghiên cứu kỹ hơn nữa để hiểu rõ cách thức nước mưa rơi, cách phân tán hóa chất và các chất sinh học ra sao.
Nguồn: soha.vn