تنظیم سیال مغناطیسی با میدان الکتریکی برای ایجاد الگوهای کنترل شده - اردکان خبر

به گزارش گروه دانشگاه خبرنگاران، محققان دانشگاه آلتو نشان داده اند که یک سوسپانسیون نانوذره ای می تواند به عنوان یک مدل ساده برای مطالعه شکل گیری الگوها و ساختارها در سیستم های غیرتعادلی پیچیده مانند سلول های زنده باشد. سیستم نو آن ها نه تنها ابزار ارزشمندی برای مطالعه فرآیندهای الگوبرداری خواهد بود، بلکه دارای طیف گسترده ای از کاربردهای فناورانه بالقوه است.

این مخلوط شامل یک مایع روغنی، حامل نانوذرات اکسید آهن است که در یک میدان مغناطیسی، مغناطیسی می شوند. در شرایط مناسب، اعمال ولتاژ در این فروسیال باعث مهاجرت نانوذرات می گردد و یک گرادیان غلظت در مخلوط ایجاد می نماید. برای این کار، فروسیال باید حاوی دوکاسات نیز باشد، یک ماده شیمیایی مومی شکل که می تواند بار را به وسیله سیال حمل کند.

محققان دریافتند که وجود دوکاسات و ولتاژ در سرتاسر فروسیال منجر به جدا شدن بارهای الکتریکی شده و نانوذرات اکسید آهن دارای بار منفی می شوند. کارلو ریگونی، محقق پسا دکتری در آلتو می گوید: ما اصلاً چنین انتظاری نداشتیم. ما هنوز نمی دانیم چرا این اتفاق می افتد. در واقع، ما حتی نمی دانیم که آیا بارها از قبل با اضافه شدن ولتاژ تقسیم می شوند یا به محض روشن شدن ولتاژ اتفاق می افتد.

برای انعکاس حساسیت نو به میدان های الکتریکی، محققان این سیال را به جای فروسیال، الکتروفروسیال می نامند. این پاسخ الکتریکی باعث مهاجرت نانوذرات می گردد و تفاوت های حاصل در غلظت نانوذرات باعث تغییر پاسخ مغناطیسی الکتروفروسیال می گردد.

در نتیجه، اعمال میدان مغناطیسی در سراسر الکتروفروسیال، با الگوی دقیق بسته به قدرت و جهت میدان مغناطیسی، توزیع نانوذرات را تغییر می دهد. به عبارت دیگر، توزیع نانوذرات ناپایدار است و از یک حالت به حالت دیگر تغییر می نماید که به وسیله یک تغییر کوچک در میدان مغناطیسی خارجی راهنمایی می گردد. ترکیبی از ولتاژ و دوکاسات سیال را از یک سیستم تعادلی به یک سیستم غیرتعادلی تبدیل کرد که برای حفظ حالت خود به انرژی ورودی ثابت احتیاج دارد.

این دینامیک غیرمنتظره باعث می گردد الکتروفروسیال ها هم از نظر علمی و هم از نظر کاربردهای بالقوه جالب توجه باشند. جاکو تیمونن، از محققان اصلی این پروژه می گوید: فروسیال ها از زمان کشف در دهه 1960 توجه دانشمندان، مهندسان و هنرمندان را به خود جلب نموده اند. اکنون، ما یک رویکرد واقعا آسان برای کنترل خواص مغناطیسی آن ها، فقط با اعمال یک ولتاژ کوچک برای خارج کردن سیال از تعادل ترمودینامیکی پیدا نموده ایم. این موضوع اجازه می دهد تا سطح کاملاً نوی از کنترل خواص سیال برای کاربردهای فناوران، پیچیدگی در شکل گیری الگو و شاید حتی روینمودهای هنری نو وجود داشته باشد.

به اعتقاد محققان این پروژه، این کشف یک سیستم مدل ارزشمند را برای محققانی ارائه می نماید که سعی می نمایند چه در قالب موجودات زنده یا سیستم های پیچیده غیر زنده، سیستم های اتلاف نماینده و شکل گیری الگوی زیربنای آن ها را درک نمایند.