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 وماريه الهنداوي، الحاصلة على زمالة ما بعد الدكتوراه في الجامعة، لأول مرة عملية تكاثف جزيئات المياه تلقائياً من حالة البخار إلى الحالة السائلة من خلال 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 متسامي في مجلة نيتشر كيمستري، حيث وصفا فيها عملية تكاثف وحركة جزيئات المياه التي تحمل جسيمات على سطح كريستالات سداسي كلور البنزين، وهو مركب يستخدم غالباً كمبيد 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.
وتمكّن علماء في السابق من تطبيق عملية تدفق المياه ذاتياً باستخدام تعديلات كيميائية سطحية أو من خلال 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 حالياً 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.
وتعليقاً على هذا الموضوع، قال البروفيسور بانجه نعوموف، رئيس مختبر المواد الذكية ومدير مركز مواد الهندسة الذكية والمؤلف المعني بالمراسلات الخاصة بالدراسة: "تعدّ حركة الماء على الأسطح الصلبة واحدةً من أهم الظواهر الموجودة في الطبيعة، حيث تطورت أسطح الكائنات على مدى آلاف السنين لتحسن قدرتها على النقل الفعال للمياه لاكتساب مجموعة متنوعة من الوظائف التي تساعد في 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 سيلعب 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".