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.
Sumber : NetSains.Com
Tidak ada komentar:
Posting Komentar