Niezwykły eksperyment został bowiem przeprowadzony przez przedstawicieli Lehigh University, którzy postanowili pokryć mikroskopijne ziarna polimetakrylanu metylu z wykorzystaniem tlenku żelaza. W takich okolicznościach powstały warunki sprzyjające nietypowym wydarzeniom.
Czytaj też: Proszek Polaków na ustach świata. Niezwykły materiał podbije coś więcej niż tylko naszą planetę
Nietypowe to dość delikatne określenie, ponieważ mówimy o ziarnach, które poruszają się wbrew znanym prawom fizyki. Mimo wszystko, jak wynika z publikacji zamieszczonej na łamach Nature Communications, fenomen ten da się wyjaśnić w jak najbardziej racjonalny sposób. Do poruszania ziarnami badacze wykorzystali pole magnetyczne.
Jak wyjaśniają członkowie zespołu badawczego, po zastosowaniu równań opisujących przepływ materiałów ziarnistych, mogli oni jednoznacznie wykazać, że cząstki rzeczywiście poruszały się jak materiał ziarnisty. Dość istotny wyjątek stanowił jednak fakt, że poruszały się one ku górze. Obserwowane wydarzenia nastąpiły po tym, jak aktywowano pole magnetyczne w pobliżu nachylonego kopca składającego się z ziaren.
Teraz czas na kilka skomplikowanych terminów i wyjaśnień. Po pierwsze, zjawisko w postaci poruszania się ziaren ku górze jest określane mianem ujemnego kąta spoczynku, które zostało wywołane ujemnym współczynnikiem tarcia. O ile w większości przypadków ruch zostaje w takich okolicznościach spowolniony, tak tutaj doszło do jego przyspieszenia. W obecności pola magnetycznego ziarna pokryte tlenkiem żelaza obracają się wokół swoich osi. Sprawia to, że cząstki chwilowo łączą się i działają jako całość, ostatecznie przemieszczając się ku górze nasypu. Najlepiej ilustruje to zamieszczone powyżej nagranie.
Materiał wykorzystany przez naukowców ze Stanów Zjednoczonych został pokryty cienką warstwą tlenku żelaza
Co istotne, zwiększenie siły pola magnetycznego sprawia, że pojawia się większa spójność. Dzięki temu ziarna zyskują większą przyczepność i mogą przemieszczać się jeszcze szybciej. Wbrew pozorom dokonania naukowców ze Stanów Zjednoczonych nie mają wyłącznie charakteru ciekawostki. Z ich wysiłków wyłaniają się konkretne zastosowania, choćby z zakresu kontroli sposobu mieszania bądź oddzielania substancji. Poza tym można tutaj dostrzec potencjał dla mikrorobotyki, a nawet precyzyjnego dostarczania leków.
Główny autor nowych badań, James Gilchris, wyjaśnia, że on i jego współpracownicy do tej pory skupiali się na tym, jak objęty eksperymentami materiał przemieszcza się ku górze. W ramach dalszych wysiłków naukowcy chcieliby natomiast sprawdzić potencjalne zastosowania swojej technologii. Chodzi przede wszystkim o testowania różnych konfiguracji, między innymi pod kątem odmiennych prędkości rotacji czy też zróżnicowanym stopniu natężenia pola magnetycznego. Wszystko po to, by jak najlepiej zrozumieć sposób grupowego poruszania się tych ziaren.
