Jembatan yang terbuat dari zat cair? Bukan sulap bukan sihir, sebab itu bisa
dibuat dengan ilmu fisika. Sebuah tim peneliti dari Austria mendemonstrasikan
bahwa kini kita dapat 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 hingga selama 45 menit, seakan
melawan pengaruh gaya gravitasi. Sepintas hal ini terdengar seperti sihir,
walaupun jelas hanyalah rekayasa fisika. Lantas, apa rahasianya? Tegangan
tinggi Salah satu kunci dalam percobaan tersebut adalah 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 kaca diletakkan berdekatan namun tidak
berhimpitan. Dalam waktu hanya seperseribu detik setelah perbedaan tegangan
sebesar 25 ribu volt diterapkan melalui sepasang elektroda tersebut, air di
dalam salah satu gelas kaca merambat cepat ke tepian dan secepat kilat melompat
melewati celah di antara kedua gelas kaca.
Apa yang menyebabkan tegangan tinggi tersebut mampu melontarkan air
melompati celah dan lalu 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 kode H2O. Ini karena 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, seperti saat 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 seperti pada percobaan jembatan cair di atas. Untuk menguji
hipotesa ini, tim peneliti yang sama kemudian menggunakan sebatang kaca yang
telah lebih dulu diberi muatan listrik. Ternyata memang medan listrik dari
batang kaca mampu membuat bentuk jembatan cair itu berubah dari lurus menjadi
melengkung mendekati batang kaca.
Air Mengalir Dalam Air Di antara pengukuran lain yang dilakukan, tim
tersebut juga mengukur variasi kepadatan cairan di sepanjang “jembatan dari
air” yang terbentuk. Mereka menggunakan 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, jika 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
bagian dalam dari jembatan lebih padat daripada sisi luarnya.
Selain itu, variasi kepadatan cairan tersebut tidaklah statis, melainkan
mengalir dari gelas kaca yang satu ke yang lainnya. Sekedar sebagai analogi,
anda bisa membayangkan sebuah kabel ko-axial (walaupun analogi ini tidaklah
sangat akurat karena kedua fenomena ini berasal dari hukum fisika yang berbeda)
di mana kabel di lingkaran dalam mengalirkan arus listrik sedangkan kabel di
lingkaran luar hanyalah membantu menyalurkan aliran itu. Begitu juga, dalam
“jembatan cair” ini, molekul air yang mengalir adalah molekul-molekul di sisi
dalam, sedangkan molekul-molekul di sisi luar hanyalah diam dan membantu aliran
molekul-molekul di sisi dalam jembatan.
Untuk Apa Selanjutnya? Tim dari Austria itu ingin mempelajari dengan lebih
detil bagaimana sesungguhnya struktur molekul-molekul yang membentuk “embatan
cair itu. Untuk itu mereka merencanakan percobaan lanjutan yang akan
menggunakan 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 kendala yang perlu
dipecahkan sebelum sebuah aplikasi nyata bisa diperoleh. Salah satunya adalah
bahwa jembatan cair ini tidak bisa bertahan jika air murni yang telah
didestilasi tiga kali tersebut dikotori oleh debu dan partikel. Akibat
muatan-muatan tambahan yang dibawa oleh debu dan partikel itu, maka jembatan
cair itu akan dilewati arus listrik yang semakin tinggi. Suhu pada jembatan itu
ikut meningkat, dan jembatan akan runtuh karena gerakan acak molekul-molekul air
mengalahkan efek medan listrik yang telah menjajarkannya dengan rapi. Walaupun
begitu, bukan tidak mungkin percobaan-percobaan berikutnya akan memunculkan
kejutan dan gagasan baru yang akan memecahkan kendala di atas.
