1198 ورقة بحثية
تُظهر هذه الورقة جهاز فرز ميكروفلويدي مستمر وظيفي يسخر تباين الحركة وهندسة الحجز المنحنية لتحقيق فصل ذاتي وجماعي لخليط من الجسيمات النشطة الثنائية، وهو ما تم التحقق منه من خلال كل من المحاكاة والتجارب باستخدام دوّارات كوينكي.
تستنتج هذه الورقة شكلاً نشطاً لقانون جورين يوضح أن تيارات الجسيمات التلقائية، وليس التوتر السطحي وحده، هي التي تدفع الارتفاع الشعيري في السوائل النشطة، مما يؤدي إلى ظواهر تعتمد على الشكل وتتحدى تنبؤات التوازن.
تُثبت هذه الورقة أن تماثل التكافؤ-الزمن () يوفر مبدأ قياس قويًا للزوجة الفردية المراوغة في السوائل التي كُسر فيها تماثل الزمن، وذلك عبر رسم خرائط لمعادلات نافييه-ستوكس الفردية إلى إطار عمل شبيه بمعادلة شرودنجر، والاستفادة من توازن الفقد والربح في أنظمة المذبذبات المقترنة لتحقيق حساسية معززة بالجذر التربيعي من خلال النقاط الاستثنائية.
من خلال الجمع بين تجارب طيف رنيني ثنائي الأبعاد (2DES) المعتمدة على درجة الحرارة لبروتين الهوائي "ألوفي كويانين" (allophycocyanin) مع محاكاة معادلات الحركة الهرمية، تكشف هذه الدراسة أن كفاءة انتقال طاقة الإكسيتون لا تحكمها مجرد شدة التقلبات البيئية، بل التطور غير الخطي (anharmonic) والمعتمد على درجة الحرارة لكثافة الطيف البيئي منخفض التردد، والذي يدفع بمعدل انتقال غير رتيب يختلف عن اتجاهات فقدان الترابط (dephasing) الرتيبة.
تكشف هذه الدراسة عن تباين كبير في تشوه زجاج بولي ميثيل ميثاكريلات عند درجة حرارة (Tg - 19 K)، حيث تظل الحركية الميكانيكية ثابتة نسبيًا قبل حدوث الخضوع بينما تزدل حركة المسبار الجزيئي بشكل كبير، وهو تباين يتحدى النماذج النظرية القائمة لتشوه الزجاج البوليمري.
تُبلغ هذه الدراسة عن أول عملية ناجحة لإنشاء زجاج مُرسب بالبخار عالي الاستقرار من خليط "سيس-ديكالين" (cis-decalin) ومزيج "سيس/ترانس-ديكالين" (cis/trans-decalin)، مما يثبت أن هذه المزيجات الجزيئية، ولا سيما بتركيبة 50/50، تُظهر استقراراً حركياً استثنائياً وسعة حرارية منخفضة تضاهي أو تتجاوز تلك الموجودة في الزجاج الجزيئي فائق الاستقرار النقي.
باستخدام قياس السعرات الحرارية بالتيار المتردد (AC nanocalorimetry)، اكتشف الباحثون أن الاستقرار الحركي لزجاج الإندوميتاسين منخفض الطاقة محكوم بمقياس طول قدره ميكرون واحد، حيث تتحول حركية التحول من آليات تبدأ من السطح في الأفلام الرقيقة إلى مسار كتلي متميز في العينات الأكثر سمكاً، مما يكشف عن متوسط المسافة بين مواقع بدء التحول.
تُظهر هذه الدراسة أن الحساسية للضغط هي مكون حاسم لقواعد التدفق غير الموضعية لمعلقات جسيمات الهيدروجيل الكثيفة، حيث تكشف التجارب والمحاكاة أن عروض نطاقات القص تتفاوت بشكل كبير من عريضة إلى ضيقة اعتماداً على إجهاد الحصر، وهو سلوك تم التقاطه بنجاح بواسطة نموذج سيولة حبيبية غير موضعي حساس للضغط.
تتقصى هذه الورقة الآليات الفيزيائية ومتطلبات النمذجة لمحاكاة نشوء وتطور التنميط الإصبعي اللزج غير الممتز في الأوساط المسامية بدقة عند نسب لزوجة عالية، مبرهنةً على أن مطابقة مقاييس الأصابع وأنماط التشبع التجريبية يستلزم طولاً موجياً أولياً صغيراً غير مستقر، وإدراج تأثيرات القنوات صغيرة النطاق لتعطيل الاستقرار التتبعي، ودالة ضغط شعيري ضعيفة الميل للزيت لالتقاط الزيت المتجاوز.
تقترح هذه الورقة نموذج مجال طوري (phase-field) مُعدلاً ومزدوجاً هيدروميكانيكياً للوسط المسامي المرن-اللدن، يدمج قاعدة تدفق "دراكر-برايجر" الترابطية وحداً اقترانياً محدداً في الطاقة الحرة لضمان استمرارية سطح المقاومة ودقة قوة دفع الكسر، مما يؤدي إلى تحسين محاكاة الكسور التي يهيمن عليها القص والشد مقارنة بالأساليب الحالية.