国際的な科学者チームが、液体中のイオンを交換する能力を持つ特殊な素材で作られた50マイクロメートルの粒子ペンを開発した。
家庭内の書面の例。写真： Small
水は常に流動し、インクがすぐに拡散して形を失ってしまうため、筆記には適していません。しかし、ドイツのヨハネス・グーテンベルク大学マインツ校（JGU）とダルムシュタット工科大学、そして中国の華中科技大学の研究チームは、このような環境でも筆記を可能にする特殊な「ペン」を開発しました。この新しい研究は、学術誌「Small」に掲載されています。
この新しいデバイスは、わずか50マイクロメートル幅の微小なビーズで、特殊な材料で作られています。この材料は液体中のイオン交換を行い、比較的低いpH領域を作り出します。水中に浮遊したビーズの痕跡を酸性溶液に引き込み、そこから連続した線を描き出します。
筆跡を安定させるため、ペンはビーズを水の中で動かすのではなく、ビーズの周りの水を動かします。当初は手動で行われていましたが、後にチームは事前にプログラムされた装置を使用しました。
「1ユーロ硬貨ほどの大きさの水の中に、18ポイントのフォントで書かれた文字『i』の点ほどの大きさの、シンプルな家のような模様を作り出しました。顕微鏡で観察することができます。しかし、まだ初期段階です」と、JGUの物理学者トーマス・パルバーグ氏は述べた。
ペンの極小サイズと、水がペンの周りを流れるという原理により、液体は可能な限り安定した状態を保ちます。線は15分以上も見え続け、光技術によってイオン交換を活性化または不活性化することで、様々な形状を描くことができます。
直線の描き方をシミュレートします。ビデオ：小
研究チームは物理実験に加え、基本的なメカニズムを解明するためにいくつかの理論モデルも研究しました。この技術は、水中で自立動作するレーザー加熱ペンなど、他の種類のペンにも応用できると考えています。
「これにより、水中に構造を並列に書き込むことも可能になるかもしれません。この新しいメカニズムによって、液体中に複雑なパターンを作り出すことができるようになります」と、ダルムシュタット工科大学の物理学者ベンノ・リープヘン氏は述べています。
この新しいペンはまだ開発初期段階ではありますが、新しい芸術作品の創造から、液体中を移動する際の化学痕跡の追跡まで、多くの可能性を秘めています。研究チームによると、この新しい手法は、液体中での書き込み、描画、そしてパターン形成といった、多用途な可能性を切り開くとのことです。
Thu Thao （サイエンスアラートによると）
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