החוק הראשון שלומד כל שרברב, מקצועי או חובב, אומר בפשטות,
שהמים לעולם זורמים מהמקום הגבוה יותר, למקום נמוך ממנו. המים תמיד
זורמים במורד. אבל עכשיו מתברר, שבתנאים כימיים ופיסיקליים מתאימים,
המים עשויים "לעשות עלייה" ולזרום במעלה. המסקנה המפתיעה הזאת,
נובעת מניסויים שביצעו הכימאי ג'ורג 'וייטסייד מאוניברסיטת
הרוורד, ועמיתו, הפיסיקאי מאנוי צ'האודהורי מחברת "דו קורנינג".
בעבר, הראו כבר חוקרים, במקומות שונים בעולם, שנוזלים עשויים
לזרום במעלה, כתוצאה משינויים בפני השטח של הנוזל, אבל וייטסייד
וצ'האונדהורי הצליחו להראות, שאפשר לבצע מניפולציה דומה, באמצעות שינוי
מתאים של פני השטח שעליו מוזלף הנוזל.
החוקרים בחנו את התהליכים המתרחשים במצבים גבוליים שבהם החומר
משנה את מצב הצבירה שלו, ובעיקר את המעברים שבין נוזלים לגזים, ואת
יחסי הגומלין שבין גזים למוצקים. באמצעות הזרמה אטית ומבוקרת של אדים
מעל ללוח סיליקון, הצליחו החוקרים לגרום לאדים להתעבות
ולהיספח אל לוח הסיליקון בהדרגה. כך נוצר על לוח הסיליקון ציפוי,
שהתאפיין במעין רצף של תכונות, כך שבקצה האחד היה חומר "אוהב מים"
(הידרופילי), בקצהו האחר חומר "שונא מים" (הידרופובי), וביניהם,
השתנו תכונות החומר בהדרגה מ"אוהב" ל"שונא".
בשלב זה, הזליפו החוקרים טיפות מים זעירות על הלוח. הטיפות
החלו לנוע, בהדרגה, אל החלק "אוהב המים" של הלוח. סיבת התנועה נעוצה
בעובדה שיחסי הגומלין של המים עם החומרים ההידרופיליים, חזקה יותר
מיחסי הגומלין שלהם עם החומרים ההידרופוביים. למעשה, טיפות המים
"מרוויחות" אנרגיה (אנרגיית מתח פנים), כשהן נעות מהחלק ההידרופובי
של הלוח אל חלקו ההידרופילי.
"שאיפתן" של טיפות המים "להרוויח" אנרגייה, דוחפת אותן לכיוון
האזור ההידרופילי של הלוח, גם כאשר הלוח מונח באלכסון, וחלקו "אוהב
המים" גבוה מחלקו "שונא המים". כך הצליחו וייטסייד וצ'האדהורי
לחזות בטיפות מים הזורמות ו"מטפסות" במעלה לוח סיליקון, שהוצב
בזווית עלייה של 15 מעלות.
המשיכה הפיסית-כימית הייתה חזקה מכוח הכבידה שכמובן משך את
הטיפות כלפי מטה, והיא גם איפשרה למים הנוזליים להתגבר על הצמיגות
הטבעית שלהם. על אף העובדה שהניסוי בוצע במים שזרמו במעלה לוח
סיליקון, נראה שאפשר יהיה לבצע את אותו ה"תעלול" גם בחמרים
אחרים. כך, למשל, מתברר שאצטוניטריל, המתאפיין בצמיגת נמכה מז של
המים, מסוגל לטפס במעלה בקצב של שמונה עד תשעה מילימטרים בשנייה,
לעומת מהירות הזרימה המרבית שהשגה במים (במסלול ששיפועו העולה 15
מעלות) הוא מילימטר אחד עד שלושה מילימטרים בשנייה.
ההישג העיקרי של וייטסייד וצ'האדהורי, הוא ביכולת ליצור –
באמצעות שליטה באופי שטח הפנים של החומר – רצף הדרגתי של תכונות,
מ"אהבת מים" ל"שנאתם". טכניקה זו עשויה לשמש לפיתוח סוג חדש
של חישנים מתקדמים.
