Itu pada tahun 1726 bahwa Sir Isaac Newton pertama kali berbagi kisah tentang bagaimana ia pernah duduk di bawah pohon apel merenungkan mengapa buah jatuh langsung ke tanah. Fisikawan mengatakan bahwa meditasi sisi-batang ini adalah apa yang sebelumnya menuntunnya untuk mengemukakan teori gravitasi pada tahun 1687. Beberapa bahkan membesar-besarkan kisah itu untuk menyarankan gagasan itu secara harfiah dalam bentuk apel ke kepala.
Namun, kita tidak sering menunggu apel jatuh dari cabang untuk mengambilnya. Kita malah memetiknya sendiri — tugas yang mudah ketika benda itu padat.
Ketika berhadapan dengan cairan, dan mencoba menghasilkan tetesan, kita masih berada di bawah pengaruh gravitasi. Anda hanya perlu mengatur sendiri tetes mata, menggunakan pipet yang dilengkapi dengan botol yang dibeli di toko, sekali untuk mengetahui betapa sulitnya untuk memanfaatkan kekuatan gravitasi yang menguntungkan Anda dan membimbing tetesan yang tepat sesuai dengan dosis pada harga yang Anda inginkan. bola mata terbuka.
Mesin saat ini digunakan untuk menyuntikkan cairan ke dalam kapsul pil juga dibatasi oleh gaya gravitasi, seperti mekanisme di dalam printer yang meludahkan tinta ke selembar kertas atau bahkan nozel yang mengeluarkan bahan-bahan cair untuk membuat permen.
Namun, jika seseorang dapat menentang kekuatan yang membuat kita tetap membumi, seluruh bidang kemungkinan terbuka — terutama di bidang pembuatan aditif yang sedang berkembang, di mana teknologi digunakan untuk membangun objek tiga dimensi satu lapisan halus pada satu waktu. Para peneliti di Universitas Harvard melaporkan hari ini di Science Advances bahwa mereka telah mengembangkan teknik baru yang menggunakan gelombang suara untuk mengontrol pencetakan tetesan sesuai permintaan, terlepas dari viskositas cairannya.
Dengan mengendalikan posisi target, tetesan yang dikeluarkan dapat dengan hati-hati disimpan dan dipola di mana saja. Dalam contoh ini, tetesan madu dipola pada substrat kaca. (Daniele Foresti, Jennifer A. Lewis, Universitas Harvard) Mungkin tidak berbeda dengan Newton sendiri, penulis utama studi ini Daniele Foresti, seorang fisikawan terapan di Harvard, sedang mengerjakan penelitian yang tidak terkait di labnya, menggunakan pengangkatan akustik untuk menunda hal-hal seperti butiran kopi, air dan bahkan tusuk gigi di udara, ketika ide untuk menerapkan apa yang dia lakukan untuk mencetak memukulnya. Dia dapat menguji visinya ketika dia menjadi postdoctoral fellow di lab yang disutradarai oleh Jennifer Lewis, seorang ilmuwan bahan di Harvard dan rekan penulis studi yang berspesialisasi dalam pencetakan 3D.
Printer inkjet biasa membuat gambar menggunakan tetesan kecil tinta, tetapi jenis tinta yang digunakan harus sesuai dengan titik manis viskositas — kira-kira 10 kali lebih kental daripada air — mengalir dengan cukup mudah untuk membentuk tetesan dengan cepat dan menetes ke bawah dengan bantuan gravitasi. Tetapi bagaimana jika Anda ingin memiliki lebih banyak perintah atas cairan yang lebih tebal, para peneliti bertanya-tanya. Terkadang biopolimer berbahan dasar gula, lengket seperti madu — kita berbicara 25.000 kali lebih kental daripada air — digunakan dalam pembuatan biofarmasi.
Dengan tujuan ini, tim menciptakan alat yang disebut subwave, atau ejector voxel acoustophoretic subwavelength, yang merupakan nama ilmiah untuk perangkat kecil dengan ruang silinder di mana bidang akustik super terbatas menciptakan gaya tarikan 100 kali lebih kuat daripada gravitasi di ujung nozzle printer kecil.
Menggunakan subWAVE, para peneliti membuat tumpukan logam cair. (Daniele Foresti, Jennifer A. Lewis, Universitas Harvard) Cairan turun ke nozzle dan ketika mencapai ujung, tetesan mulai tumbuh. Anda dapat mengamati hal ini terjadi ketika Anda sedikit menyalakan keran dan menyaksikan tetesan tumbuh sebelum jatuh ke bagian bawah bak cuci. Tepat ketika tetesan mencapai ukuran yang diinginkan, gelombang suara terkontrol diberikan mengisi ruangan dengan intensitas sedemikian rupa sehingga tetesan itu dipetik langsung dari ujung batang — seperti “sebuah apel dari pohon, ” kata Lewis — dan dipandu dengan aman ke bahan tersebut. di bawah ini perlu dicetak atau disuntikkan.
"Penggunaan radiasi akustik untuk memaksa tetes keluar dari nosel adalah hal baru dan sangat keren, " kata Bruce Drinkwater, seorang insinyur ultrasonik di Universitas Bristol yang tidak terlibat dalam penelitian. “Apa artinya ini adalah ketika tetesan muncul, ia dapat ditarik secara terkendali dari nozzle. Ini seperti sepasang tangan tak kasat mata yang membentuk dan membentuk tetesan saat itu muncul. ”
Ketika mengandalkan gravitasi tua sederhana untuk memindahkan tetesan yang tepat ke lokasi yang tepat, viskositas atau aliran cairan mempersulit tugas. Tetapi ketika gravitasi dinegasikan, viskositas tidak terlalu penting. Tim ini dapat menggunakan teknologi ini untuk "mencetak" tetes berbagai cairan, dari logam cair ke resin yang digunakan untuk membuat lensa kamera kecil hingga cairan sel punca.
Tim itu menemukan Oreo dengan tetesan madu. (Daniele Foresti, Jennifer A. Lewis, Universitas Harvard) Sementara para peneliti percaya teknologi itu dapat digunakan di berbagai bidang, itu sangat menarik untuk industri farmasi, dan bidang pengembangan biologi, yang melibatkan pengiriman bahan sel yang sensitif dan sangat terkonsentrasi kepada pasien untuk mengobati penyakit. Karena suara tidak mudah menyerap cairan, bahan sel yang halus dapat ditransfer dengan aman menggunakan teknik baru ini, kata Lewis.
“Apa yang membuatnya menjadi karya yang sangat signifikan adalah bahwa itu lebih atau kurang independen dari cairan yang dicetak, yang memperluas berbagai bahan yang dapat dicetak, ” kata Drinkwater.
Mereka bahkan mencetak tetesan madu ke kue Oreo.
