Belajar Artikel Sains: Jembatan Cair, Keajaiban Fisika
Jembatan yang terbuat dari zat cair? Bukan sulap bukan sihir, lantaran itu bisa dibentuk dengan ilmu fisika. Sebuah tim peneliti dari Austria mendemonstrasikan bahwa sekarang kita sanggup membangun jembatan yang tersusun dari zat cair. Dalam percobaan tersebut, tim ini berhasil memperagakan sebuah jembatan yang tersusun dari air murni yang telah didestilasi tiga kali. Mereka juga menghubungkan celah sepanjang 2,5 centimeter sampai selama 45 menit, seakan melawan imbas gaya gravitasi. Sepintas hal ini terdengar menyerupai sihir, walaupun terang hanyalah rekayasa fisika. Lantas, apa rahasianya?
Salah satu kunci dalam percobaan tersebut yaitu pemakaian tegangan listrik yang tinggi. Tim tersebut menempatkan air murni yang akan dijadikan jembatan itu di dalam dua buah gelas kaca, kemudian sepasang elektroda diletakkan di dalamnya. Kedua gelas beling diletakkan berdekatan namun tidak berhimpitan. Dalam waktu hanya seperseribu detik sesudah perbedaan tegangan sebesar 25 ribu volt diterapkan melalui sepasang elektroda tersebut, air di dalam salah satu gelas beling merambat cepat ke tepian dan secepat kilat melompat melewati celah di antara kedua gelas kaca.
Apa yang menjadikan tegangan tinggi tersebut bisa melontarkan air melompati celah dan kemudian menjaga “jembatan cair” tidak runtuh dipengaruhi gravitasi? Saat ini belum ada yang mengetahuinya dengan pasti. Walaupun begitu, beberapa kesimpulan awal sudah bisa ditarik dari percobaan itu.
Secara kimiawi sebuah molekul air dilambangkan dengan instruksi H2O. Ini lantaran memang molekul air terdiri dari dua atom hidrogen (H) yang bermuatan positif dan sebuah atom oksigen (O) bermuatan negatif. Saat genangan air murni dipengaruhi oleh medan listrik, menyerupai ketika tegangan tinggi diterapkan pada percobaan di atas, maka molekul-molekul air akan berjejer rapih dan saling bergandengan: atom-atom hidrogen tertarik ke elektroda bermuatan negatif sementara atom oksigen menjurus ke elektrode positif. Selama ini hal ini sudah diketahui berlaku pada tingkat molekuler, akan tetapi belum pernah diperagakan sebelumnya pada tingkat makroskopik menyerupai pada percobaan jembatan cair di atas.
Untuk menguji hipotesa ini, tim peneliti yang sama kemudian memakai sebatang beling yang telah lebih dulu diberi muatan listrik. Ternyata memang medan listrik dari batang beling bisa menciptakan bentuk jembatan cair itu berubah dari lurus menjadi melengkung mendekati batang kaca.
Di antara pengukuran lain yang dilakukan, tim tersebut juga mengukur variasi kepadatan cairan di sepanjang “jembatan dari air” yang terbentuk.
Mereka memakai metode optik yang umum disebut ‘visualisasi Schlieren’ . Dalam metode ini, berkas-berkas cahaya dilewatkan tegak lurus terhadap “jembatan dari air” dan kemudian melewati tepian sebuah silet tajam sebelum mencapai detektor cahaya. Jika kepadatan cairan di sepanjang jembatan itu seragam nilainya, maka semua berkas cahaya akan melewati tepian silet dan tertangkap oleh detektor. Akan tetapi, bila ada variasi kepadatan cairan pada jembatan itu, variasi itu akan membelokkan dan mengganggu jalan sebagian berkas cahaya yang lewat, sehingga total berkas yang tertangkap detektor menjadi berkurang.
Dengan metode tersebut, tim dari Austria itu menemukan bahwa kepadatan cairan pada jembatan memang tidak seragam, di mana sisi bab dalam dari jembatan lebih padat daripada sisi luarnya. Selain itu, variasi kepadatan cairan tersebut tidaklah statis, melainkan mengalir dari gelas beling yang satu ke yang lainnya. Sekedar sebagai analogi, anda bisa membayangkan sebuah kabel ko-axial (walaupun analogi ini tidaklah sangat akurat lantaran kedua fenomena ini berasal dari aturan fisika yang berbeda) di mana kabel di bundar dalam mengalirkan arus listrik sedangkan kabel di bundar luar hanyalah membantu menyalurkan fatwa itu. Begitu juga, dalam “jembatan cair” ini, molekul air yang mengalir yaitu molekul-molekul di sisi dalam, sedangkan molekul-molekul di sisi luar hanyalah membisu dan membantu fatwa molekul-molekul di sisi dalam jembatan.
Tim dari Austria itu ingin mempelajari dengan lebih detil bagaimana sebetulnya struktur molekul-molekul yang membentuk “jembatan cair itu. Untuk itu mereka merencanakan percobaan lanjutan yang akan memakai sinar-X.
Selain untuk menjawab keingintahuan secara ilmu fundamental, percobaan ini juga punya potensi aplikasi yang besar. Salah satunya berkaitan dengan bidang mikrofluida , di mana cairan-cairan dengan volume sangat kecil dikendalikan dengan presisi dan diteliti dengan akurat, baik untuk pendeteksian biologis, medis, maupun lingkungan.
Saat ini masih banyak hambatan yang perlu dipecahkan sebelum sebuah aplikasi kasatmata bisa diperoleh. Salah satunya yaitu bahwa jembatan cair ini tidak bisa bertahan bila air murni yang telah didestilasi tiga kali tersebut dikotori oleh bubuk dan partikel. Akibat muatan-muatan suplemen yang dibawa oleh bubuk dan partikel itu, maka jembatan cair itu akan dilewati arus listrik yang semakin tinggi.
Suhu pada jembatan itu ikut meningkat, dan jembatan akan runtuh lantaran gerakan acak molekul-molekul air mengalahkan imbas medan listrik yang telah menjajarkannya dengan rapi. Walaupun begitu, bukan mustahil percobaan-percobaan berikutnya akan memunculkan kejutan dan gagasan gres yang akan memecahkan hambatan di atas.
