ایجاد جریان در مایعات با استفاده از پرتوهای لیزر

دانشمندان نام این پدیده را ایجاد جریان لیزری (Laser Streaming) نامیده اند. اشتباه نکنید، این یک ورزش جدید یا نوعی سرگرمی برای گذراندن وقت نیست. این نام مربوط به پدیده ای تازه و قابل مشاهده است که به مایعات و پرتوهای لیزر مربوط است.

گویا آی تی – به کمک مهندسان دانشگان هوستن در تگزاس، ما متوجه شده ایم که می توان با تغییر تکانه ی پرتوهای بسیار متمرکز نور – یا همان لیزرها – در یک مایع جریان ایجاد کرد.
محققان این طرح، به رهبری جیمینگ بائو از دانشگاه هوستون، در مقاله ای که به صورت آنلاین منتشر شده است نوشته اند:”تبدیل کردن یک پرتو لیزر به جریانی از جرم متحرک، از نظر علم و فناوری بسیار چالش بر انگیز بوده است.”
معمولا، نور به سادگی از آب عبور می کند، مگر آنکه با واسطه دیگری برخورد داشته باشد که بتواند آن را جابه جا کند- مانند هوا.
“در این مطالعه، ما گزارشی از کشف یک اصل اوپتوفلوئیدیک جدید را ارائه می کنیم و تشکیل جریانی مداوم از آب را توسط یک پرتو لیزر پالسی که از یک دریچه ی شیشه ای تابیده می شود، نشان می دهیم.”
به طور خلاصه، دانشمندان موفق شده اند با استفاده از یک پرتو لیزر، جریاناتی در درون یک مایع ایجاد کنند.
بائو و همکارانش متوجه شدند اگر لیزری دارای ذرات نانو باشد، می تواند آب را به حرکت درآورد. برای نشان دادن این پدیده ی بی نظیر، آن ها یک لیزر پالسی سبز رنگ را از دیواره ی شیشه ای یک ظرف حاوی مایع عبور دادند.
با گذشت چند دقیقه، جریانی از مایع در امتداد تابش پرتو لیزر در داخل ظرف برقرار شد.
محققان این گونه توضیح داده اند: “جریان های ایجاد شده مانند نمونه هایی مایع از پرتوهای لیزر هستند و در همان جهتی حرکت می کنند که اشعه لیزر تابانده می شود، به طوری که به نظر می رسد ذرات آب، به طور مستقیم توسط فوتون های پرتوهای لیزر رانده می شوند. ما این پدیده را ایجاد جریان لیزری می نامیم.”
ذرات نانو می توانند نور سبز را جذب کنند زیرا فرکانس رزونانس این نور به فرکانس الکترون های درون این ذرات بسیار نزدیک است.
ذرات با گرم شدن و سرد شدن در طول هر پالس، منبسط و منقبض می شوند، و امواجی آکوستیک در آب ایجاد می کنند- پدیده ای شناخته شده که ایجاد جریان آکوستیک نام دارد.
این کشف کاربردهای بسیار مهمی دارد، به ویژه برای تحقق “آزمایشگاه روی تراشه” که در آن وجود مایعات متحرک در مقیاسی میکروسکوپی لازم و ضروری است. بعلاوه از این روش می توان در ساخت اجسام با ابعاد نانو و حتی ایجاد نیروی محرکه لیزری نیز استفاده کرد.
همانطور که بائو و همکارانش در مقاله منتشر شده توضیح داده اند،”جریانات لیزری می توانند در دستگاه هایی که به صورت نوری کنترل شده یا فعال می شوند کاربرد داشته باشد. برای نمونه می توان به جریانات میکروسکپی، رانش لیزری، جراحی های لیزری و پاکسازی، حمل و نقل یا مخلوط کردن در مقیاس گسترده اشاره کرد.”