সিলিকন তেলের ফোঁটার অবিরাম নৃত্য: পৃষ্ঠটানকে চ্যালেঞ্জ করে এক নতুন আবিষ্কার

ফেডারেল পলিটেকনিক স্কুল অফ লোজান (EPFL)-এর গবেষকরা, যারা ল্যাবরেটরি অফ ইঞ্জিনিয়ারিং মেকানিক্স অফ সফট ইন্টারফেসে কাজ করছেন, তারা তরল গতিবিদ্যার অধ্যয়নে একটি গুরুত্বপূর্ণ বৈজ্ঞানিক অগ্রগতি অর্জন করেছেন। তারা পরীক্ষামূলকভাবে প্রদর্শন করেছেন যে ১.৬ মিলিমিটার আকারের একটি সিলিকন তেলের ফোঁটা কীভাবে একটি কম্পনশীল কঠিন পৃষ্ঠ থেকে একটানা পাঁচ মিনিট, এমনকি সম্ভবত তারও বেশি সময় ধরে বাউন্স বজায় রাখতে পারে। এই যুগান্তকারী পরীক্ষাটি কক্ষ তাপমাত্রায় সম্পন্ন হয়েছিল এবং কঠিন বস্তুর সাথে তরলের মিথস্ক্রিয়া সম্পর্কে আমাদের বিদ্যমান জ্ঞানকে উল্লেখযোগ্যভাবে প্রসারিত করেছে।

এই অর্জনের মূল পার্থক্য হলো, পূর্ববর্তী পর্যবেক্ষণগুলিতে যেখানে দীর্ঘস্থায়ী বাউন্সের জন্য একটি কম্পনশীল তরল স্নানের প্রয়োজন হতো, সেখানে বিজ্ঞানীরা এবার অবলম্বন হিসাবে পারমাণবিকভাবে মসৃণ অভ্র (mica) দিয়ে তৈরি একটি কঠিন প্লেট ব্যবহার করেছেন। গবেষকরা নিশ্চিত করেছেন যে ফোঁটার আচরণ—তা বাস্কেটবলের মতো ছন্দময় বাউন্স হোক বা বাতাসের কুশনের উপর দ্রুত পিছলে যাওয়া—সম্পূর্ণরূপে কম্পনের ফ্রিকোয়েন্সি এবং প্রশস্ততা (amplitude) সেটিংস দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়। দলটি একটি সংযুক্ত রৈখিক স্প্রিং মডেল তৈরি করেছে, যা ফোঁটার নিজস্ব বিকৃতির উপর ভিত্তি করে বাউন্সের গতিপথের পূর্বাভাস দিতে সক্ষম। এই আবিষ্কারের বৈজ্ঞানিক ভিত্তি নিশ্চিত করে, ফলাফলগুলি মর্যাদাপূর্ণ জার্নাল “Physical Review Letters”-এ প্রকাশিত হয়েছে।

এই ঘটনাটি হলো লেইডেনফ্রস্ট প্রভাবের একটি গতিগত (kinetic) প্রতিরূপ। লেইডেনফ্রস্ট প্রভাবে উত্তপ্ত পৃষ্ঠে বাষ্প ফোঁটার নিচে একটি কুশন তৈরি করে, কিন্তু এখানে কঠিন ভিত্তির কম্পনের ফলে সৃষ্ট গতিগত শক্তিগুলি এই ম্যাক্রোস্কোপিক ঘটনাটিকে অবিশ্বাস্যভাবে দীর্ঘ সময়ের জন্য স্থিতিশীল করে তোলে। রেকর্ড করা একটি নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে, যখন দ্বিতীয় গোলাকার হারমোনিক মোডকে উত্তেজিত করা হয়, তখন ফোঁটাটি একটি 'বাউন্ড স্টেটে' প্রবেশ করে। এই অবস্থায় এর গতি একটি অত্যন্ত পাতলা বাতাসের স্তরের উপরে স্থির হয়ে যায়। এটি জোর দিয়ে বলে যে তরলের অভ্যন্তরীণ কাঠামো এবং স্ব-বিকৃতির ক্ষমতা এই নিয়ন্ত্রিত 'নৃত্য' বা গতি বজায় রাখার ক্ষেত্রে মূল নিয়ামক হিসেবে কাজ করে।

এই আবিষ্কারের ব্যবহারিক গুরুত্ব বিশেষত ফার্মাসিউটিক্যাল শিল্পের মতো উচ্চ নির্ভুলতা প্রয়োজন এমন ক্ষেত্রগুলির জন্য অপরিসীম। দূষণ বা বাষ্পীভবনের ঝুঁকি ছাড়াই বায়বীয় পরিবেশে নগণ্য পরিমাণে তরল পরিচালনা করার এই ক্ষমতা মাইক্রোডোজিং প্রযুক্তির বিকাশের জন্য নতুন দিগন্ত উন্মোচন করে। এই প্রযুক্তির প্রয়োগযোগ্যতার প্রমাণ হিসাবে, EPFL-এর গবেষকরা ইতিমধ্যেই সংকুচিত বাতাসের ক্ষুদ্র জেট ('চিমটা') ব্যবহার করে ফোঁটার পার্শ্বীয় গতি সফলভাবে নিয়ন্ত্রণ করেছেন। এটি প্রমাণ করে যে এই মাইক্রোস্কোপিক প্রক্রিয়াগুলিকে সক্রিয়ভাবে নির্দেশ করার এবং কাজে লাগানোর যথেষ্ট সম্ভাবনা রয়েছে।