أضواء على الأبحاث

قطرة تقهر الجاذبية

  • Published online:

تقفز قُطرات الزيت الصغيرة المضافة إلى خليط من الماء والكحول بشكل متكرّر نحو السطح، قبل أن تتوقف تمامًا في النهاية.

سمح ديتليف لوزا - من جامعة تفنته في أنشخيدة بهولندا- وشوهوا تشانج - من جامعة ألبرتا في إدمونتون بكندا- وزملاؤهما لقطرة صغيرة من الزيت بالسقوط عبر أنبوب مملوء بالماء وكحول الإيثانول. وشكّل هذا الخليط "تدرج تركيز"، كانت فيه أعلى تركيزات الإيثانول في قمة الأنبوب، وأعلى تركيزات الماء في القاع.

تولِّد قطرة الزيت الصغيرة في الإيثانول توترًا سطحيًا أقلّ، مقارنة بالتوتر الناتج في الماء. ونتيجة لذلك، واجهت قمة القطرة الصغيرة التي تسقط عبر الأنبوب توترًا سطحيًا أقل من قاعها. وتسبب الاختلاف في التوتر السطحي عبر سطح القطرة الصغيرة في دوران السائل المحيط بها؛ وهو ما جلب الجزء الغني بالإيثانول من السائل فوق القطرة الصغيرة إلى قمتها، على نحو زاد من تدرج التركيز بدرجة أكبر. وأدَّت حلقة التفاعلات المتبادلة هذه في النهاية إلى إنشاء تدفق قوي كفاية، لسحب القطرة الصغيرة إلى أعلى.

ثم سقطت القطرة الصغيرة مجددًا، وتكرَّرت العملية. وبسبب امتزاج الماء والإيثانول، سكنت حركة القطرة الصغيرة في النهاية.

(Phys. Rev. Lett. 122, 154502 (2019