Ученые научились "писать вилами на воде"

Ученые обнаружили способ писать непосредственно в жидкой воде, создавая четкие и долговечные узоры, которые плавают под поверхностью жидкости.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Nano Micro Small, Бенно Либхен и его коллеги из Технического университета Дармштадта и Университета Джона Гутенберга в Германии разработали метод создания долговременных надписей внутри жидкости. Написание водой основано на химическом процессе, называемом диффузиосмосом — самопроизвольном движении различных типов частиц, вызванном разницей в концентрации в жидкой смеси.

Экспериментальная жидкая смесь, содержащая низкую концентрацию заряженных частиц, называемых ионами, действует как "бумага". "Чернила" состоят из крупных коллоидных (твердых) частиц, которые тонко диспергированы по всему раствору. "Ручка" представляет собой один маленький ионообменный шарик — частицу, которая способна заменять заряженные частицы в жидкой смеси на другие, более мелкие заряженные частицы.

"Когда вы обмениваетесь ионами большего размера с ионами меньшего размера, ионы меньшего размера могут перемещаться (диффундировать) быстрее, и это приводит к разнице в концентрации, - рассказывает Либхен.

- Этот градиент концентрации в распределении ионов заставляет жидкость на дне контейнера перемещаться. Движущаяся жидкость уносит с собой видимые коллоидные частицы ("чернила")".

"Важно отметить, что, поскольку ручка маленькая, она не слишком сильно загрязняет окружающий растворитель — ручка большего размера взбалтывала бы воду и разрушала то, что вы писали", - поясняет Либхен. 

Команда разработала эту технику, используя воду в качестве бумаги и частицы кремнезема в качестве чернил. Затем они исследовали, работают ли другие комбинации бумаги, ручки и чернил.

"При изменении компонентов многие аспекты остались прежними, но, конечно, есть пределы, - сказал Либхен. - Например, если частицы чернил слишком малы, вы не будете их видеть или они будут двигаться слишком быстро, если они большие. Это баланс, но в целом метод рабочий".

Сейчас команда изучает различные способы управления ручкой, используя магнетизм или электрические поля вместо силы тяжести.