صناعة أول سائل مغناطيسي دائم

لعبت الصدفة دورا كبيرا في الاكتشافات والاختراعات العلمية والطبية، بحيث صارت الصدفة مثل الحاجة، التي قيل فيها «الحاجة أم الاختراع».
وجاء اكتشاف المغناطيس السائل هذه المرة أيضا عن طريق الصدفة، حيث كان العلماء يجرون تجربة مختلفة تماما عما توصلوا إليه سابقا.
وأجرى العلماء في جامعة ماساتشوستس في أمهرست، تجربة باستخدام سوائل الطباعة ثلاثية الأبعاد في مختبر لورنس بيركلي الوطني بهدف إنشاء مواد صلبة، ولكن لها خصائص السوائل لتطبيقات الطاقة المختلفة، وفقا لما ذكره موقع “فوكس نيوز” الإخباري.
غير أن ما توصلوا إليه، ولأول مرة، هو سائل مغناطيسي دائم، بحيث تتحول القطرات السائلة إلى أشكال مختلفة يمكن معالجتها خارجيا للتنقل، وفقا لدراسة جديدة نشرت في مجلة “علوم”.
وقال أستاذ بارز في علوم وهندسة البوليمرات بجامعة ماساتشوستس توماس راسل “إننا نتخيل أن المغناطيسات قوية عادة. لكننا نعرف الآن أنه يمكننا صنع مغناطيسات سائلة يمكن أن تتوافق مع أشكال مختلفة كما نريد”.
وأضاف في تصريح لموقع “لايف ساينس” أن القطرات السائلة يمكن أن تغير شكلها من كرة إلى أسطوانة أو إلى شكل فطيرة.
وخلال العمل في المختبر على سوائل الطباعة ثلاثية الأبعاد، لاحظ طالب الدكتوراه تشوبو ليو، ذات يوم، وهو قائد فريق البحث، أن مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد، المصنعة من جزيئات ممغنطة يطلق عليها اسم أكاسيد الحديد، تدور بانسجام تام على صفيحة مغناطيسية، وعندها أدرك فريق البحث أن البنية بأكملها، وليس فقط الجزيئات، أصبحت مغناطيسية، ولذلك قرروا إجراء مزيد من البحث.
وباستخدام تقنية سوائل الطباعة ثلاثية الأبعاد، ابتكر العلماء قطرات بحجم ملليمتر مؤلفة من الماء والزيت وأكسيد الحديد.
وحافظت هذه القطرات السائلة على شكلها لأن بعض جزيئات أكسيد الحديد ترتبط بالسطح، وهي مواد تقلل من التوتر السطحي بين السوائل.
وأوضح راسل أن هذه المواد تخلق غشاء شفافا حول الماء السائل، مع بعض جزيئات أكسيد الحديد التي تصبح جزءا منه فيما بقية الجسيمات توجد داخل الغشاء أو داخل القطرة.
ثم وضع الفريق قطرات بحجم ملليمتر بالقرب من ملف مغناطيسي لجذبها، غير أنهم عندما أبعدوا الملف المغناطيسي، أظهرت القطرات سلوكا غير مرئي في السوائل، فقد ظلت هذه القطرات ممغنطة.
يشار إلى أنه توجد سوائل مغنطيسية تسمى “الفيروفلويدات”، لكن هذه السوائل تظل ممغنطة عندما تكون موجودة في مجال مغناطيسي فقط.
ولوحظ أنه عندما تقترب تلك القطرات من مجال مغناطيسي، فإن جزيئات أكسيد الحديد الصغيرة تصطف وتدور في نفس الاتجاه، وبمجرد إزالة المجال المغناطيسي، ترتبط الجزيئات بالمواد النشطة في الغشاء (التي تقلل التوتر السطحي) حيث تحتشد معا بطريقة يصبح من الصعب عليها أن تتحرك، وبالتالي تظل مصطفة معا، وكذلك حال المادة السائلة داخل القطرات.
وحتى الآن، لا يفهم العلماء بالكامل كيف تتماسك هذه الجسيمات بالحقل الموجودة فيه، لكن ما أن يتم فهم ذلك، فسوف تكون هناك العديد من التطبيقات المحتملة لها.