Pada tahun 1726, Sir Isaac Newton berkongsi kisah bagaimana dia pernah duduk di bawah pokok epal yang memikirkan mengapa buahnya jatuh ke tanah. Ahli fizik itu berkata bahawa meditasi pinggang ini adalah yang sebelum ini mengetuai teori graviti pada tahun 1687. Beberapa bahkan membesar-besarkan cerita untuk mencadangkan idea itu melanda beliau secara literal dalam bentuk epal ke kepala.
Walau bagaimanapun, kami tidak sering menunggu epal jatuh dari cawangan untuk merebutnya. Kami sebaliknya memetiknya sendiri-tugas mudah apabila objek itu pepejal.
Apabila berurusan dengan cecair, dan cuba menghasilkan titisan, kita masih berada di belas kasihan. Anda hanya perlu melabur mata sendiri, dengan menggunakan pipet yang dilengkapi dengan botol yang dibeli di kedai, sekali untuk mengetahui betapa sukarnya untuk memanfaatkan kuasa graviti yang memihak kepada anda dan menuntun tetesan yang tepat mengikut dos ke atas pried- bola mata terbuka.
Jentera semasa yang digunakan untuk menyuntikkan cecair ke dalam kapsul pil juga dibatasi oleh kekuatan graviti, seperti mekanisme di dalam pencetak yang memancung dakwat ke sekeping kertas atau pun muncung yang mengeluarkan bahan-bahan cecair untuk membuat gula-gula.
Walau bagaimanapun, jika seseorang boleh menentang daya yang membuat kita semua berasaskan, satu kemungkinan keseluruhan akan terbuka-terutamanya dalam bidang pembuatan bahan tambahan yang berkembang, di mana teknologi sedang digunakan untuk membina objek tiga dimensi satu lapisan halus pada satu masa. Penyelidik di Universiti Harvard melaporkan hari ini dalam Kemajuan Sains bahawa mereka telah membangunkan teknik baru yang menggunakan gelombang bunyi untuk mengawal percetakan titisan apabila diminta, tidak kira kelikatan cecair.
Dengan mengawal kedudukan sasaran, titisan yang dikeluarkan dapat disimpan dengan berhati-hati dan dipetakan di mana saja. Dalam contoh ini, titisan madu berpola pada substrat kaca. (Daniele Foresti, Jennifer A. Lewis, Universiti Harvard) Mungkin tidak seperti Newton sendiri, pengarang utama kajian Daniele Foresti, ahli fizik yang diterimanya di Harvard, sedang menjalankan penyelidikan yang tidak berkaitan di makmalnya, menggunakan pengangkut akustik untuk menangguhkan perkara-perkara seperti granul kopi, air dan juga tisu di udara, apabila idea untuk memohon apa yang dia lakukan untuk mencetak memukulnya. Beliau dapat meletakkan penglihatannya untuk ujian apabila dia menjadi rakan pasca doktoral di makmal yang diarahkan oleh Jennifer Lewis, seorang saintis bahan di Harvard dan penulis bersama mengenai kajian yang mengkhususkan diri dalam percetakan 3D.
Pencetak inkjet tipikal menghasilkan imej yang menggunakan titisan kecil dakwat, tetapi jenis dakwat yang digunakan harus sesuai dengan kelikatan yang manis-kira-kira 10 kali lebih likat daripada air - untuk mengalir cukup mudah untuk membentuk tetesan dengan cepat dan menetes ke bawah dengan bantuan graviti. Tetapi bagaimana jika anda mahu mempunyai lebih banyak arahan mengenai cecair yang lebih tebal, para penyelidik tertanya-tanya. Kadang-kadang biopolimer berasaskan gula, seperti melekit seperti madu-kita bercakap 25, 000 kali lebih likat daripada air-digunakan dalam pembuatan biopharmaceuticals.
Dengan matlamat ini, pasukan mencipta alat yang dipanggil subWAVE, atau subwavelength acoustophoretic voxel ejector, yang merupakan nama saintifik mewah untuk peranti kecil dengan ruang silinder di mana bidang akustik super terkurung mencipta daya tarikan 100 kali lebih kuat daripada graviti pada hujung muncung pencetak kecil.
Menggunakan subWAVE, penyelidik mencipta timbunan drop cecair logam. (Daniele Foresti, Jennifer A. Lewis, Universiti Harvard) Cecair turun ke bawah muncung dan apabila ia mencapai hujung, satu tetesan mula berkembang. Anda boleh melihat perkara ini berlaku apabila anda pernah menghidupkan keran anda dan menonton titisan menanam sebelum menjunam ke bahagian bawah sink. Betul apabila titisan mencapai saiz yang dikehendaki, gelombang bunyi yang terkawal ditadbir mengisi ruang dengan keamatan sedemikian sehingga titisan diambil dari ujung batang-seperti "epal di luar pokok, " kata Lewis - dan dengan selamat berpandu kepada bahan di bawah mana ia perlu dicetak atau disuntik.
"Penggunaan radiasi akustik untuk memaksa keluar dari muncung adalah baru dan sangat sejuk, " kata Bruce Drinkwater, jurutera ultrasonik di University of Bristol yang tidak terlibat dalam penyelidikan. "Apa yang dimaksudkan ialah apabila penurunan itu muncul, ia dapat ditarik dari muncung. Ia seolah-olah seperti sepasang tangan yang tidak kelihatan membentuk dan mencetak kejatuhan kerana ia muncul. "
Apabila bergantung pada graviti lama biasa untuk mengalihkan titisan tepat ke lokasi yang tepat, kelikatan atau aliran cecair merumitkan tugas. Tetapi apabila graviti diturunkan, kelikatan tidak begitu penting. Pasukan ini dapat menggunakan teknologi ini untuk "mencetak" titisan pelbagai cecair, dari logam cecair kepada resin yang digunakan untuk membuat lensa kamera kecil untuk cecair sel stem.
Pasukan itu memusnahkan Oreo dengan titisan madu. (Daniele Foresti, Jennifer A. Lewis, Universiti Harvard) Walaupun para penyelidik percaya bahawa teknologi boleh digunakan dalam pelbagai bidang, sangat menarik bagi industri farmaseutikal, dan bidang biologi yang berkembang, yang melibatkan penyebaran bahan sel yang sensitif dan sangat pekat kepada pesakit untuk merawat penyakit. Kerana bunyi tidak mudah meresap cecair, bahan sel halus dapat dipindahkan dengan selamat menggunakan teknik baru ini, kata Lewis.
"Apa yang menjadikannya kerja yang sangat penting ialah ia lebih kurang daripada cecair yang dicetak, yang memperluaskan pelbagai bahan yang boleh dicetak, " kata Drinkwater.
Mereka juga mencetak titisan madu ke kue Oreo.
