لأول مرة ، ابتكر العلماء سائلًا مغناطيسيًا بشكل دائم. يمكن أن تتحول هذه القطرات السائلة إلى أشكال مختلفة ويمكن التلاعب بها خارجيًا للتنقل ، وفقًا لدراسة جديدة.
يقول توماس راسل ، أستاذ بارز في علوم وهندسة البوليمرات بجامعة ماساتشوستس أمهيرست ، إننا نتخيل عادةً أن المغناطيسات صلبة. لكننا نعلم الآن أنه "يمكننا صنع مغناطيسات سائلة ويمكن أن تتوافق مع الأشكال المختلفة - والأشكال متروك لك حقًا."
وصرح لـ Live Science بأن القطرات السائلة يمكن أن تغير شكلها من كرة إلى أسطوانة إلى فطيرة. "يمكننا أن نجعلها تبدو مثل قنفذ البحر إذا أردنا."
أنشأ راسل وفريقه هذه المغناطيسات السائلة عن طريق الصدفة أثناء تجربة سوائل الطباعة ثلاثية الأبعاد في مختبر لورانس بيركلي الوطني (حيث راسل أيضًا هو عالم هيئة تدريس زائر). كان الهدف هو إنشاء مواد صلبة ولكن لها خصائص السوائل لتطبيقات الطاقة المختلفة.
ذات يوم ، لاحظ الطالب ما بعد الدكتوراه والمؤلف الرئيسي Xubo Liu مواد مطبوعة ثلاثية الأبعاد ، مصنوعة من جزيئات ممغنطة تسمى أكاسيد الحديد ، تدور في تناغم على لوحة تحريك مغناطيسي. لذلك عندما أدرك الفريق أن الهيكل بأكمله ، وليس فقط الجسيمات ، أصبح مغناطيسيًا ، قرروا إجراء المزيد من الدراسة.
باستخدام تقنية لطباعة السوائل ثلاثية الأبعاد ، ابتكر العلماء قطرات بحجم مليمتر من الماء والزيت وأكاسيد الحديد. تحافظ القطرات السائلة على شكلها لأن بعض جزيئات أكسيد الحديد ترتبط مع المواد الخافضة للتوتر السطحي - وهي المواد التي تقلل من التوتر السطحي للسائل. وقال راسل إن المواد الخافضة للتوتر السطحي تصنع غشاءًا حول الماء السائل ، مع بعض جزيئات أكسيد الحديد التي تخلق جزءًا من الحاجز الغشائي ، وبقية الجسيمات المغلقة في الداخل.
ثم وضع الفريق قطرات بحجم مليمتر بالقرب من ملف مغناطيسي لتمغنطها. ولكن عندما أخرجوا الملف المغناطيسي ، أظهرت القطرات سلوكًا غير مرئي في السوائل - ظلوا ممغنطين. (توجد سوائل مغناطيسية تسمى موائع حديدية ، لكن هذه السوائل ممغنطة فقط عند وجود مجال مغناطيسي.)
عندما اقتربت تلك القطرات من مجال مغناطيسي ، كانت جزيئات أكسيد الحديد الصغيرة تتماشى في نفس الاتجاه. وبمجرد إزالة المجال المغناطيسي ، كانت جزيئات أكسيد الحديد المرتبطة بالفاعل بالسطح في الفيلم ممتلئة جدًا لدرجة أنها لم تستطع الحركة وبقيت محاذية. لكن أولئك الذين يعومون بحرية داخل القطرة ظلوا أيضًا مصطفين.
وقال راسل إن العلماء لا يفهمون تمامًا كيف تمسك هذه الجسيمات بالمجال. بمجرد معرفة ذلك ، هناك العديد من التطبيقات المحتملة. على سبيل المثال ، يتخيل راسل طباعة أسطوانة ذات وسط غير مغناطيسي واثنين من الأغطية المغناطيسية. وقال: "سيجمع الطرفان معًا مثل مغناطيس حدوة الحصان" ، وسيتم استخدامهما "كمسك صغير".
قال راسل: في تطبيق أكثر غرابة ، تخيل شخصًا سائلًا صغيرًا - نسخة أصغر حجمًا من السائل T-1000 من فيلم "Terminator" الثاني. تخيل الآن أن أجزاء من هذا الرجل المصغر السائل ممغنطة وأجزاء ليست كذلك. يمكن أن يجبر المجال المغناطيسي الخارجي الشخص الصغير على تحريك أطرافه مثل دمية.
قال راسل: "بالنسبة لي ، يمثل نوعًا ما نوعًا جديدًا من المواد المغناطيسية". ونشرت النتائج في 19 يوليو في مجلة ساينس.
