پژوهشگران مرز بین دو مایع مخلوط نشدنی را با استفاده از لیزر تغییر شکل داده و ساختاری مخروطی ایجاد کردند که می‌تواند از نوکش جت مایع خارج کند.

یک قطره مایع که در معرض ولتاژ بالا قرار بگیرد به صورت مخروطی درخواهد آمد که می‌تواند یک جت(jet) باریک از مایع از نوک خود پرتاب کند. اکنون، آنتونیو جایرو Antonio Girot و همکارانش در دانشگاه بوردوی فرانسه نشان داده‌اند که فشار تابشی ناشی از پرتوی لیزر هم می‌تواند یک مرز مایع را به شکل مخروط دربیاورد. این گروه می‌گوید که روش آن‌ها راهی برای تغییرشکل نوریِ مرزهای مایعات و تولید اسپری قطرات فراهم می‌کند که ممکن است در تقسیم حجم‌های میلیمتری از مایع مفید باشد.

در آزمایش آن‌ها، گروه یک پرتوی لیزر را بر مرزِ نرم بین آب شور و تولوئن –دو مایع مخلوط نشدنی- متمرکز کرد. فوتون‌های لیزر در بازتاب از سطح بر سیستم فشار وارد می‌کند. برای لیزری با توانِ حدود یک وات و بیشتر تیم تحقیقاتی مشاهده کرد که فشار تابشی حاصل برای تغییرشکل مرزِ مایع-مایع به صورت مخروط کافی است. آن‌ها همچنین متوجه شدند که مخروط‌های مایع می‌توانند از نوک خود جت‌های مایع خارج کند.

برای توصیف این تغییرشکل، جایرو و همکارانش مدلی را به دست آوردند که اثر فشار تابشی، کشش سطحیِ مرز و نیروی شناوری را برحسب تغییرشکل لحاظ می‌کند. این مدل پیش‌بینی می‌کند که با خم شدن مرز و کج شدنِ بیشتر آن، توانایی لیزر برای تغییرشکل دادن مرز به طور ناگهانی کاهش می‌یابد، رفتاری که در تنظیم زاویه‌ی مخروط تاثیرگذار است. طبق محاسبات محققان زاویه‌ی مخروط به توان لیزر، اندازه‌ی پرتو و همچنین خواص مایع‌ها نظیر ضرائب شکست آن‌ها بستگی دارد. نتایج حاصل با داده‌های آزمایشگاهی برای آب و تولوئن و همینطور هفت جفت مایع مخلوط نشدنی دیگر توافق خوبی دارد.

این تحقیق در Physical Review Letters به چاپ رسیده است.

منبع