激光驅(qū)動液體流動新機理發(fā)現(xiàn)
僅通過光束,能否讓宏觀物體運動?12日,記者從電子科技大學(xué)基礎(chǔ)與前沿研究院獲悉,該院王志明教授團隊與來自河南工程學(xué)院、休斯頓大學(xué)、哈佛大學(xué)等高校的合作者,發(fā)現(xiàn)了一種全新的光流體學(xué)機理,并成功利用脈沖激光在純水中驅(qū)動持續(xù)高速的水流噴射。相關(guān)論文已在《科學(xué)前沿》在線發(fā)表并登上首頁頭條。 高效地利用脈沖激光直接驅(qū)動液體流動,一直是困擾國內(nèi)外科學(xué)界一大難題。王志明團隊在發(fā)現(xiàn)這種全新光流體學(xué)機理的實驗中,首先在溶液中加入金納米顆粒,利用光聲效應(yīng)實現(xiàn)激光對液體的首次驅(qū)動;隨后將含有金納米顆粒的液體替換成純凈水,再次利用脈沖激光照射后,發(fā)現(xiàn)其在純水中依然可以持續(xù)、高速地驅(qū)動水流。 為揭開這一神奇現(xiàn)象,團隊發(fā)現(xiàn)首次實驗中玻璃皿內(nèi)壁激光聚焦處,會產(chǎn)生一個附有大量金納米顆粒的微流體腔,而這個如同“火山口”的微腔,正是溶液替換后依然能被激光驅(qū)動的關(guān)鍵!斑@個‘火山口’連接了光聲效應(yīng)和聲波驅(qū)動效應(yīng)!蓖踔久髡f,該微腔通過激光照射后,在金納米顆粒和腔體的共同作用下,可產(chǎn)生定向的高頻超聲波,通過聲波驅(qū)動效應(yīng),驅(qū)動分散液產(chǎn)生高速流動可產(chǎn)生超聲波并驅(qū)動液體流動。 “這種全新的光流體機理,有機地融合了光聲效應(yīng)和聲波驅(qū)動流體效應(yīng)兩個基本的物理過程,最終實現(xiàn)激光對液體的驅(qū)動!彼f,正是在這種原理下,一旦微腔形成,將金納米顆粒分散液替換為純水或其他溶液后,激光依然可驅(qū)動其他液體流動。 |