Tetesan tentakel berenang dengan energi panas yang tersimpan | Penelitian

Tetesan tentakel berenang dengan energi panas yang tersimpan |  Penelitian post thumbnail image

Permainan gede Keluaran SGP 2020 – 2021.

Jika pernah seorang sutradara film fiksi ilmiah sedang mencari inspirasi untuk menggambarkan bentuk kehidupan alien robot kecil, mereka tidak perlu mencari lebih jauh dari yang dibuat oleh tim ilmuwan di Bulgaria, Polandia, Inggris dan Cina.

Dimulai sebagai tetesan minyak yang tidak berbahaya sekitar 20–40μm mengambang di air, struktur ini mengambil bentuk segi, seperti kristal ketika didinginkan hingga sekitar 2-8°C – meskipun tidak beku. Kemudian hal-hal menjadi sangat aneh.

Beberapa aspek partikel tumbuh sementara yang lain menyusut, menghasilkan berbagai bentuk geometris seperti layang-layang, segitiga sama kaki, dan tetrahedra berduri. Kemudian, dari beberapa sudut tajam muncul untaian seperti tentakel, seolah-olah diekstrusi dari nosel. Saat mereka tumbuh, untaian menekuk menjadi bentuk bergelombang – dan tetesan mulai berenang, didorong melalui cairan oleh ekstensi tentakel.

Foto mikroskopis dari tiga bentuk segitiga semi-transparan dengan serat tipis panjang yang keluar dari dua sudut masing-masing segitiga

Para peneliti pertama kali melaporkan tetesan poligonal dan polihedral pada tahun 2015. Mereka terbuat dari alkana sederhana seperti pentadecane atau tetradecane, diemulsi dalam air dengan lapisan surfaktan. Segi muncul pada pendinginan karena permukaan tetesan mengembangkan lapisan tipis dari fase kristal longgar, di mana rantai alkana sejajar tetapi cukup bebas untuk berputar. Lapisan permukaan ini agak kaku, dan keseimbangan gaya yang kompleks menyebabkan lapisan itu lurus dan melengkung ke dalam beberapa segi.

Kemudian, ahli kimia bahan Stoyan Smoukov di Queen Mary University of London dan rekan mencatat bahwa sulur bisa tumbuh dari sudut tetesan. Sekarang, tim di sekitar Smoukov, Nikolai Denkov dari Universitas Sofia, Maciej Lisicki dari Universitas Warsawa dan Eric Lauga dari Universitas Cambridge, telah memeriksa bagaimana untaian ini mendorong partikel. Ketika mereka pertama kali melihat gerakan aneh ini, kata Smoukov, ‘kami memiliki banyak pertanyaan: ke mana mereka akan pergi, bagaimana dan mengapa mereka melakukannya?’

Para peneliti berpikir bahwa filamen, yang lebarnya hanya beberapa ratus nanometer, juga terbuat dari fase permukaan elastis. Perhitungan mereka memperkirakan bahwa, saat untaian tumbuh, gesekan kental dengan air akan membengkokkannya menjadi bentuk bergelombang seperti sungai yang berkelok-kelok. Gesekan berarti bahwa filamen yang muncul dalam satu arah mendorong tetesan ke arah yang berlawanan.

Dengan menaikkan dan menurunkan suhu secara perlahan sekitar 5 °C, Smoukov dan rekan dapat membuat filamen berulang kali menyusut dan tumbuh, sehingga tetesan akan berhenti atau menarik kembali dan kemudian bergerak lagi. Akibatnya, tetesan menyimpan energi dari lingkungan yang lebih hangat yang mengisi ulang mereka untuk berenang lebih banyak ketika kemudian didinginkan.

Foto mikroskopis bentuk segitiga semi-transparan dengan serat tipis panjang yang keluar dari dua sudut segitiga

‘Pekerjaan ini menakjubkan,’ kata fisikawan Tom McLeish dari University of York, Inggris. ‘Strukturnya mengingatkan saya pada beberapa bentuk filamen aneh dari pertumbuhan kristal untuk beberapa anorganik sederhana dengan adanya polimer.’ Dia menambahkan bahwa perilaku berenang tidak terlihat seperti apa pun yang dia lihat sebelumnya dalam sistem alami atau sintetis. “Saya benar-benar tidak tahu apa yang sedang terjadi,” akunya.

Daniela Kraft, fisikawan materi lunak di Universitas Leiden di Belanda, menyebut karya itu ‘indah’, dan mengatakan ‘ini adalah jenis mekanisme propulsi baru, yang memanfaatkan elastisitas serat yang dikeluarkan untuk menciptakan gerakan bersih’.

Gerakan filamen yang didorong tetesan itu mengingatkan pada bakteri motil, yang berenang menggunakan pelengkap seperti cambuk yang disebut flagela. Smoukov berharap tetesan mereka dapat menawarkan sistem model sederhana untuk menyelidiki gerakan semacam itu.

Related Post