Bên bờ hạnh phúc


Chim rẽ nước lợi dụng tương tác bề mặt qua hiện tượng góc tiếp xúc di chuyển để đẩy những giọt nước có chứa con mồi đi lên cổ họng. (Ảnh: Robert Lewis)

Mô hình quy trình này dựa trên sự tương tác bề mặt được biết như là hiện tượng trễ góc tiếp xúc (góc tiếp xúc di chuyển), bỏ qua trở ngại tiêu biểu là chuyển động của các vật rắn. Thí dụ các giọt nước mưa bám vào các ô kính cửa sổ nhờ hiện tượng trễ góc tiếp xúc. Trong thời điểm mỏ chim nuốt thức ăn, hai cạnh mỏ chim khi mở tạo thành một góc hình học, kết hợp với hiện tượng trễ góc tiếp xúc có được do thay đổi độ mở rộng của 2 cạnh mỏ sẽ giúp đẩy những giọt nước đi lên phía trên.

Vì mỏ chim như cây kéo mở rộng và kẹp lại, mỗi cử động như thế sẽ đẩy giọt nước từng bước một tới gần với miệng chim hơn. Rõ ràng khi mỏ chim khép lại, đầu giọt nước tiến lên hướng về phía miệng trong khi đuôi giọt nước đẩy (dịch chuyển) lên phía trên, gần với miệng hơn.

Như những bậc thang trên sàn diễn thời trang, giọt nước di chuyển dọc theo chiếc mỏ với tốc độ khoảng 1 mét mỗi giây.

Quy trình này được các tác giả gọi là “bánh xe mao dẫn” (“capillary ratchet”), hiệu quả phụ thuộc vào hình dạng của mỏ chim: dài, mảnh là những yếu tố thích hợp nhất cho phương thức nuốt thức ăn nhờ nước. Điểm đáng chú ý của nghiên cứu này đó chính là cơ chế mở và đóng của góc hình thành bởi hai cạnh mỏ chim: “Thay đổi góc khép một vài độ có thể làm tốc độ di chuyển của giọt nước nhanh hơn hay chậm đi tới 10 lần”, Quere cho biết.

“Bánh xe mao dẫn” cũng phụ thuộc lớn vào trạng thái ẩm ướt của mỏ chim – tức khuynh hướng mà các giọt nước xâu thành chuỗi hoặc mức độ dấp nước trải đều khắp bề mặt mỏ chim hay không. Dầu mỡ được coi là “ẩm ướt” (nhớt) hơn nước nên nếu mỏ chim ướt đẫm dầu từ những vết dầu loang sẽ khiến chúng không thực hiện được khả năng nuốt thức ăn.

Các nhà nghiên cứu lưu ý đến những ứng dụng tiềm tàng từ các mô hình thiết kế của tự nhiên: “Hiện nay, chúng tôi đang nghiên cứu những thiết bị lỏng vi mô lợi dụng cơ chế này để đẩy những giọt nước di chuyển theo hướng mong muốn, cho phép kiểm soát mỗi bước chuyển động của các giọt nước siêu nhỏ ở cấp vi mô”, Prakash bày tỏ.

Nam Hy Hoàng Phong (Theo MIT News)

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *