Немецкие исследователи из Технического университета Дармштадта и Университета Иоанна Гутенберга разработали технологию формирования долговечных надписей в жидкой среде. Метод основан на процессах диффузии и осмоса — спонтанном движении частиц разных типов, вызванном разницей в концентрации внутри жидкой смеси.
Шарик, оставляющий след внутри коллоидного раствора. Видео: Nadir Möller et al., Nano Micro Small
Жидкая смесь, которую исследователи использовали в качестве бумаги, содержала низкую концентрацию заряженных ионов, а вместо чернил работали крупные коллоидные частицы, рассеянные по всему раствору. Для письма инженеры поместили в раствор маленькую ионообменную бусину, способную заменять крупные заряженные частицы на мелкие.
Когда вы заменяете более крупные ионы на мелкие, последние двигаются (диффундируют) быстрее, и это приводит к разнице в концентрации частиц. Этот градиент концентрации в распределении ионов заставляет жидкость на дне контейнера двигаться рядом с шариком. Движущаяся жидкость увлекает за собой видимые коллоидные частицы («чернила»).
Бенно Либхен, соавтор исследования
Вращая жидкость на небольшом столике, исследователи использовали гравитацию, чтобы направлять ионообменную ручку через раствор, создавая различные узоры. Когда шарик движется через жидкость, коллоидные частицы втягиваются в его след за счет эффекта градиента концентрации, в результате чего за шариком формируется видимая линия.
Письмо в жидкости. Видео: Nadir Möller et al., Nano Micro Small
Исследователи использовали для своего эксперимента частицы кремнезема, растворенные в воде. Они продолжают исследование, чтобы разработать альтернативные варианты «бумаги» и «чернил» и механизмы управления ручкой.
