חוקרים גילו שעצמים יכולים להשיג תנועה מכוונת בתוך גביש נוזלי על ידי שינוי תקופתי בגדלים שלהם, מה שעלול לסלול את הדרך להתקדמות במיקרו-רובוטיקה.
קבוצת מחקר מהמכון הלאומי למדע וטכנולוגיה של Ulsan (UNIST), בראשות פרופסור ג'ונוו ג'ונג מהמחלקה לפיזיקה, גילתה לאחרונה עיקרון פורץ דרך של תנועה בקנה מידה מיקרוסקופי. הממצאים שלהם חושפים שאובייקטים יכולים להשיג תנועה מכוונת פשוט על ידי שינוי תקופתי של הגדלים שלהם בתוך תווך גביש נוזלי. תגלית חדשנית זו טומנת בחובה פוטנציאל משמעותי עבור תחומי מחקר רבים ועשויה להוביל לפיתוח רובוטים מיניאטוריים בעתיד.
במחקר שלהם, הצוות הבחין כי בועות אוויר בתוך הגביש הנוזלי יכולות לנוע בכיוון אחד על ידי שינוי הגדלים שלהן מעת לעת, בניגוד לצמיחה או התכווצות סימטריים הנראים בדרך כלל בבועות אוויר במדיומים אחרים. על ידי החדרת בועות אוויר, בגודלן לשערת אדם, לתוך הגביש הנוזלי ותפעול הלחץ, הצליחו החוקרים להדגים תופעה יוצאת דופן זו.
משמאל הם סונג-ג'ו קים, פרופסור ג'ונוו ג'ונג ופרופסור למחקר Eujin Um. קרדיט: UNIST
המפתח לתופעה זו טמון ביצירת פגמי פאזה בתוך מבנה הגביש הנוזלי לצד בועות האוויר. פגמים אלו משבשים את הטבע הסימטרי של הבועות, ומאפשרים להן לחוות כוח חד-כיווני למרות צורתן הסימטרית. כאשר בועות האוויר משתנות בגודלן, דוחפות ומושכות את הגביש הנוזלי שמסביב, הן מונעות בכיוון עקבי, בניגוד לחוקי הפיזיקה המקובלים.
סונג-ג'ו קים, המחבר הראשון של המחקר, ציין: "התבוננות פורצת דרך זו מציגה את יכולתם של אובייקטים סימטריים להפגין תנועה מכוונת באמצעות תנועות סימטריות, תופעה שלא נראתה בעבר." הוא הדגיש עוד את היישום הפוטנציאלי של עיקרון זה על מגוון רחב של נוזלים מורכבים מעבר לגבישים נוזליים.
בועות פועמות מפוזרות ב-NLC. קרדיט: UNIST
פרופסור ג'ונג הגיב, "תוצאה מסקרנת זו מדגישה את המשמעות של שבירת סימטריה בזמן ובמרחב גם בהנעת תנועה ברמה המיקרוסקופית. יתרה מכך, יש בו הבטחה לקידום המחקר בפיתוח רובוטים מיקרוסקופיים".
מחקר זה נתמך על ידי קרן המחקר הלאומית של קוריאה (NRF), המכון למדע בסיסי (IBS) וסוכנות המחקר הסלובנית (ARRS).
