Lewitujące nanocząstki

Kiedyś wydawało się ludziom, że nie może być czegoś takiego jak próżnia. Teraz fizycy zaobserwowali przypadek lewitacji.

Kiedyś wydawało się ludziom, że nie może być czegoś takiego jak próżnia. Kilka wieków później Torricelli w eksperymencie w pomiarem ciśnienia (barometr Torricelliego) jako pierwszy uzyskał owo tajemnicze „nic”. Jeszcze kilka wieków później fizycy doszli do wniosku, że natura jednak tego stanu „nicości” nie znosi – w próżni zakotłowało się od tajemniczych cząstek, które wedle prawideł właśnie narodzonej mechaniki kwantowej miały się w niej pojawiać i znikać. Teraz zjawiska kwantowe, występujące w próżni, mogą przyczynić się do sporego rozwoju nanotechnologii.

 

W 1948 roku holenderski fizyk Hendrik Casimir opublikował pracę teoretyczną, dotyczącą oddziaływań występujących w próżni. Wedle jego teorii dwie nienaładowane, przewodzące płytki umieszczone w niej będą się przyciągać (jest to związane z siłami powierzchniowymi wywoływanymi przez fluktuacje energii w próżni). Dopiero kilka lat temu udało się fenomen ten, zwany efektem Casimira, zaobserwować doświadczalnie. Ostatnio za to fizykom Ulfowi Leonhardtowi i Thomasowi Philbinowi z Uniwersytetu St. Andrews  udało się zaobserwować efekt zgoła przeciwny. Ich prace ukazały się w New Journal of Physics.

Angielskim fizykom udało się uzyskać w eksperymencie nie tyle przyciąganie się co... odpychanie się nanocząstek - jedna z nich lewitowała nad drugą. Odkrycie to może zrewolucjonizować świat nanotechnologii – zamiast powodującej tarcie siły Casimira pojawia się coś zupełnie odwrotnego. Gdyby siły tarcia zostały zminimalizowane lub w ogóle znikły, urządzenia nanomechaniczne i nanoelektroniczne mogłyby pracować dużo płynniej i, co za tym idzie, wydajniej. Oprócz specjalistycznych zastosowań efekt ten mógłby być zaimplementowany do komponentów komputerowych czy poduszek powietrznych w samochodach.

Lewitacja taka (w zasadzie odpychanie się cząstek) dotyczy tylko nanoobietków. Jak na razie nie ma mowy, by poczuć się jak Mistrz Yoda z Gwiezdnych Wojen. Niemniej odkrycie to może stać się przełomowym w wielu dziedzinach szybko rozwijającej się nanoinżynierii.

Marcin Perzanowski