عندما تفكر في كلمة “سريع الزوال” ، يستحضر الكثير من الناس على الفور صورة فقاعة الصابون: حساسة ورائعة وذهبت في لمح البصر (أو ربما القليل منها).
الآن فريق من الفيزيائيين بقيادة إيمريك رو من جامعة ليل في فرنسا قد تحدى هذه الكليشيهات ، وخلق فقاعة حافظت على شكلها لمدة 465 يومًا.
في حين أنه ربما لا يكون جميلًا مثل تقزح اللمعان المتغير لفقاعات الصابون ، إلا أن إنشاء الفريق مصنوع بمساعدة الجلسرين (المعروف أيضًا باسم الجلسرين) يمكن أن تساعد العلماء على تطوير مواد جديدة ، مثل الرغاوي والأغشية.
“لقد أظهرنا أن تغطية قشرة ماء الفقاعات بالجسيمات الدقيقة يمنع التصريف الناجم عن الجاذبية ، وأن إضافة المزيد من الجلسرين يؤدي إلى حالة مستقرة ، حيث يتم موازنة تبخر الماء من خلال استرطابية الجلسرين ، الذي يمتص جزيئات الماء الموجودة في الهواء المحيط ،” يكتبون في أوراقهم.
“ينتج عن هذا فقاعات يمكن أن تحافظ على سلامتها في جو قياسي لأكثر من عام واحد ، مع عدم وجود تطور كبير في نصف قطرها.”
بشكل عام ، هناك ثلاثة أشياء تساهم في قصر عمر الفقاعة في بيئة الغلاف الجوي. يمكن للجاذبية أن تستنزف المواد من غشاء الفقاعة ؛ يمكن أن يقلل التبخر من كمية السائل الموجود ؛ وحضور نوى صغيرة في الهواء يمكن أن تزعزع استقرار كل شيء.
لمعرفة ما إذا كان بإمكانهم إطالة عمر الفقاعة ، لجأ الفريق إلى اختراع حديث يسمى “كرات الغاز“. هذه فقاعات غازية تتكون قذائفها من جزيئات سائلة ومبللة جزئيًا ، محاطة بالغاز المحيط.
تسمح الجسيمات ، التي تكون عادةً نوعًا من البوليمر أو البلاستيك ، للرخام بالحفاظ على السلامة الهيكلية حتى عند لمسها.
أراد رو وزملاؤه معرفة ما إذا كان بإمكانهم جعل رخام الغاز يظل سليمًا لفترة طويلة من الزمن ، لذلك جربوا أنواعًا مختلفة من الفقاعات. تم تضمين فقاعات الصابون كنقطة للمقارنة ، وقام الفريق أيضًا ببناء كرات زجاجية من جزيئات النايلون والماء وجزيئات النايلون ومزيج من الماء والجلسرين.
فقاعات الصابون ، بطبيعة الحال ، لم تدم طويلاً على الإطلاق – ليس أكثر من دقيقة. كان أداء الكرات الغازية القائمة على الماء أفضل ، حيث بقيت على قيد الحياة لفترات تتراوح بين 6 و 60 دقيقة.
من ناحية أخرى ، صمدت كرات الجلسرين المائية لفترة طويلة بشكل مذهل ، أطول من 101 يومًا ، مع أطولها تدوم 465 يومًا.
يلاحظ الفريق أن هذا هو نتيجة إضافة الجلسرين. هذه المادة هي مادة استرطابية – أي أنها تمتص الرطوبة بسهولة وبسهولة من البيئة المحيطة بها أو الغلاف الجوي.
تمنع جزيئات النايلون غشاء الفقاعة من التصريف بعيدًا عن طريق الجاذبية ؛ الجلسرين ، الذي يمتص الرطوبة من الجو ، يجدد ما يتبخر. عندما يتم تحييد هاتين الظاهرتين ، تصبح الفقاعة أيضًا منيعة أمام أن تندلع من قبل تلك النوى الغازية المزعجة التي تندفع في الهواء.
هذا ما سمح للفقاعة بالحفاظ على هيكلها لفترات طويلة.
“لقد أظهرنا أن فقاعات الهواء التي تحافظ على سلامتها لأكثر من عام يمكن إنتاجها بطريقة بسيطة عن طريق استبدال المواد الخافضة للتوتر السطحي بجزيئات مبللة جزئيًا والماء بمزيج من الماء / الجلسرين ،” يكتب الباحثون.
قام الفريق أيضًا ببناء نموذج مفصل لخصائص المواد ، واستخدم هذا النموذج لإنشاء هياكل أخرى ، مثل هرم ممتد فوق إطار معدني ، عن طريق غمسه في المادة ورفعها ببطء للخارج. نجا واحد على الأقل من الأهرامات التي أنشأها الفريق لمدة 378 يومًا في الوقت الذي كتبوا فيه الصحيفة.
تشير هذه الإنجازات الرائعة إلى أنه يمكن إنشاء فئة جديدة كاملة من الكائنات من هذا المزيج من المواد ، كما لاحظ الباحثون – بخصائص فيزيائية وكيميائية لم نكتشفها بعد.
تم نشر البحث في سوائل المراجعة الفيزيائية.
