Jembatan
yang terbuat dari zat cair? Bukan sulap bukan sihir, sebab itu bisa
dibuat dengan ilmu fisika. Sebuah tim peneliti dari Austria
mendemonstrasikan bahwa kini kita dapat membangun jembatan yang tersusun
dari zat cair.
Dalam percobaan tersebut, tim ini berhasil memperagakan sebuah
jembatan yang tersusun dari air murni yang telah didestilasi tiga kali.
Mereka juga menghubungkan celah sepanjang 2,5 centimeter hingga selama
45 menit, seakan melawan pengaruh gaya gravitasi. Sepintas hal ini
terdengar seperti sihir, walaupun jelas hanyalah rekayasa fisika.
Lantas, apa rahasianya? Tegangan tinggi Salah satu kunci dalam percobaan
tersebut adalah pemakaian tegangan listrik yang tinggi. Tim tersebut
menempatkan air murni yang akan dijadikan jembatan itu di dalam dua buah
gelas kaca, kemudian sepasang elektroda diletakkan di dalamnya. Kedua
gelas kaca diletakkan berdekatan namun tidak berhimpitan. Dalam waktu
hanya seperseribu detik setelah perbedaan tegangan sebesar 25 ribu volt
diterapkan melalui sepasang elektroda tersebut, air di dalam salah satu
gelas kaca merambat cepat ke tepian dan secepat kilat melompat melewati
celah di antara kedua gelas kaca.
Apa yang menyebabkan tegangan tinggi tersebut mampu melontarkan air
melompati celah dan lalu menjaga “jembatan cair” tidak runtuh
dipengaruhi gravitasi? Saat ini belum ada yang mengetahuinya dengan
pasti. Walaupun begitu, beberapa kesimpulan awal sudah bisa ditarik dari
percobaan itu. Secara kimiawi sebuah molekul air dilambangkan dengan
kode H2O. Ini karena memang molekul air terdiri dari dua atom hidrogen
(H) yang bermuatan positif dan sebuah atom oksigen (O) bermuatan
negatif. Saat genangan air murni dipengaruhi oleh medan listrik, seperti
saat tegangan tinggi diterapkan pada percobaan di atas, maka
molekul-molekul air akan berjejer rapih dan saling bergandengan:
atom-atom hidrogen tertarik ke elektroda bermuatan negatif sementara
atom oksigen menjurus ke elektrode positif. Selama ini hal ini sudah
diketahui berlaku pada tingkat molekuler, akan tetapi belum pernah
diperagakan sebelumnya pada tingkat makroskopik seperti pada percobaan
jembatan cair di atas. Untuk menguji hipotesa ini, tim peneliti yang
sama kemudian menggunakan sebatang kaca yang telah lebih dulu diberi
muatan listrik. Ternyata memang medan listrik dari batang kaca mampu
membuat bentuk jembatan cair itu berubah dari lurus menjadi melengkung
mendekati batang kaca.
Air Mengalir Dalam Air Di antara pengukuran lain yang dilakukan, tim
tersebut juga mengukur variasi kepadatan cairan di sepanjang “jembatan
dari air” yang terbentuk. Mereka menggunakan metode optik yang umum
disebut ‘visualisasi Schlieren’ . Dalam metode ini, berkas-berkas cahaya
dilewatkan tegak lurus terhadap “jembatan dari air” dan kemudian
melewati tepian sebuah silet tajam sebelum mencapai detektor cahaya.
Jika kepadatan cairan di sepanjang jembatan itu seragam nilainya, maka
semua berkas cahaya akan melewati tepian silet dan tertangkap oleh
detektor. Akan tetapi, jika ada variasi kepadatan cairan pada jembatan
itu, variasi itu akan membelokkan dan mengganggu jalan sebagian berkas
cahaya yang lewat, sehingga total berkas yang tertangkap detektor
menjadi berkurang. Dengan metode tersebut, tim dari Austria itu
menemukan bahwa kepadatan cairan pada jembatan memang tidak seragam, di
mana sisi bagian dalam dari jembatan lebih padat daripada sisi luarnya.
Selain itu, variasi kepadatan cairan tersebut tidaklah statis,
melainkan mengalir dari gelas kaca yang satu ke yang lainnya. Sekedar
sebagai analogi, anda bisa membayangkan sebuah kabel ko-axial (walaupun
analogi ini tidaklah sangat akurat karena kedua fenomena ini berasal
dari hukum fisika yang berbeda) di mana kabel di lingkaran dalam
mengalirkan arus listrik sedangkan kabel di lingkaran luar hanyalah
membantu menyalurkan aliran itu. Begitu juga, dalam “jembatan cair” ini,
molekul air yang mengalir adalah molekul-molekul di sisi dalam,
sedangkan molekul-molekul di sisi luar hanyalah diam dan membantu aliran
molekul-molekul di sisi dalam jembatan.
Untuk Apa Selanjutnya? Tim dari Austria itu ingin mempelajari dengan
lebih detil bagaimana sesungguhnya struktur molekul-molekul yang
membentuk “embatan cair itu. Untuk itu mereka merencanakan percobaan
lanjutan yang akan menggunakan sinar-X. Selain untuk menjawab
keingintahuan secara ilmu fundamental, percobaan ini juga punya potensi
aplikasi yang besar. Salah satunya berkaitan dengan bidang mikrofluida ,
di mana cairan-cairan dengan volume sangat kecil dikendalikan dengan
presisi dan diteliti dengan akurat, baik untuk pendeteksian biologis,
medis, maupun lingkungan. Saat ini masih banyak kendala yang perlu
dipecahkan sebelum sebuah aplikasi nyata bisa diperoleh. Salah satunya
adalah bahwa jembatan cair ini tidak bisa bertahan jika air murni yang
telah didestilasi tiga kali tersebut dikotori oleh debu dan partikel.
Akibat muatan-muatan tambahan yang dibawa oleh debu dan partikel itu,
maka jembatan cair itu akan dilewati arus listrik yang semakin tinggi.
Suhu pada jembatan itu ikut meningkat, dan jembatan akan runtuh karena
gerakan acak molekul-molekul air mengalahkan efek medan listrik yang
telah menjajarkannya dengan rapi. Walaupun begitu, bukan tidak mungkin
percobaan-percobaan berikutnya akan memunculkan kejutan dan gagasan baru
yang akan memecahkan kendala di atas.
0 komentar:
Posting Komentar