نتائج الدراسة يمكن أن تؤدي إلى حل مشكلة ندرة المياه في العالم وخاصةً البيئات الصحراوية
باحثان من «نيويورك أبوظبي» يكتشفان طريقة لحصاد الرطوبة الجوية بالكريستالات العضوية
يتم التقاط الجسيمات على السطح البلوري بوساطة الماء وتنقل عبر القناة بينما تتوسع القناة. بإذن من جامعة نيويورك أبوظبي
كشف فريق من الباحثين في مختبر المواد الذكية ومركز المواد الهندسية الذكية في جامعة نيويورك أبوظبي عن دراسة تعرض طريقة جديدة لحصاد المياه من مصادر طبيعية مثل الضباب والندى.
وسجل الباحثان باتريك كومينز وماريا الهنداوي، الحاصلة على زمالة ما بعد الدكتوراه في الجامعة، أول مرة تكاثف جزيئات المياه تلقائياً من حالة البخار إلى الحالة السائلة عبر مرورها على سطح كريستالات عضوية تتسامى ببطء. وتنتج هذه العملية عن التغيرات في عرض القنوات الصغيرة التي تظهر على سطح الكريستالات بمرور الوقت، والتي توجّه حركة جزيئات المياه المتكثّفة على سطح الكريستالات.
ونشر الباحثان الدراسة بعنوان التدفق الذاتي والاتجاهي للمياه ونقل الجزيئات على سطح كريستالي ديناميكي متسامٍ في مجلة نيتشر كيمستري، ووصفا فيها تكاثف وحركة جزيئات المياه التي تحمل جسيمات على سطح كريستالات سداسي كلور البنزين، وهو مركب يستخدم غالباً مبيداً للفطريات. وتسبب عملية تسامي المادة ظهور تضاريس متعرجة ذات قنوات متوازية محددة على سطحها. ولاحظ العالمان أن الجسيمات الصلبة الصغيرة مثل الغبار أو حتى الجسيمات النانوية المعدنية تتحرك ذاتياً على طول القنوات مدفوعةً بحركة جزيئات المياه الجوية المتكثّفة عبر القنوات نتيجة التغيير في المقطع العرضي وعرض القنوات بمرور الوقت.
تدفق المياه ذاتياً
وتمكّن علماء في السابق من تطبيق تدفق المياه ذاتياً باستخدام تعديلات كيميائية سطحية أو عبر قنوات دقيقة مصنعة بدقة، أو على سطح منظومات طبيعية مثل بعض النباتات أو الحشرات. ويمكن للنتائج المستخلصة من هذه الدراسة الجديدة أن تؤسس لابتكار تقنيات جديدة لاستخدام مصادر المياه الطبيعية مثل الندى والضباب، والتي لا يستفيد منها سوى بعض النباتات والحيوانات الصحراوية للبقاء على قيد الحياة. ويعتمد البحث الجديد على فهم آليات جمع المياه التي تعتمدها هياكل بيولوجية مماثلة، ويقدم منهجية مختلفة تماماً لنقل المياه.
وقال البروفيسور بانس ناوموف، رئيس مختبر المواد الذكية مدير مركز مواد الهندسة الذكية المؤلف المعني بالمراسلات الخاصة بالدراسة: «تعدّ حركة الماء على الأسطح الصلبة واحدةً من أهم الظواهر في الطبيعة، وتطورت أسطح الكائنات على مدى آلاف السنين لتحسن قدرتها على النقل الفعال للمياه لاكتساب مجموعة متنوعة من الوظائف التي تساعد على البقاء على قيد الحياة. ولاحظ العلماء أن النباتات تقوم بذلك عن طريق نقل المياه عكس الجاذبية. واكتشف فريقنا طريقة جديدة لنقل المياه على سطح ديناميكي، وهو مبدأ جديد كلياً سيؤدي دوراً مهماً في تجميع المياه. ويمكن لهذا الاكتشاف أن يشكل مصدر إلهام للتقنيات الناشئة التي يمكن أن تزيد من كفاءة الأنظمة التجريبية المستخدمة في جمع الرطوبة الجوية».
