Светлината не секогаш ја забрзува материјата. Научници открија дека во одредени услови таа може значително да го забави движењето на честичките, отворајќи ново поглавје во разбирањето на квантната физика и нанотехнологијата.
Истражувачи од Универзитетот Рур во Бохум покажаа дека флуоресцентните јаглеродни наноцевки, кога се осветлени, се движат значително побавно низ вода. Откритието, објавено во списанието Nature, укажува дека светлината може да дејствува како своевидна „невидлива сопирачка“, пренесува ScienceAlert.
Светлината го забавува движењето
Во експериментите научниците утврдиле дека со зголемување на интензитетот на светлината се намалува брзината на движење на наноцевките. Нивната дифузија – способноста слободно да се движат низ течност – значително опаѓа.
Истражувачите сметаат дека причината лежи во феноменот познат како квантно триење, ефект што досега бил слабо истражен.
„Ова откритие фундаментално го менува нашето разбирање на процесите што се одвиваат на границата меѓу материјалите и течностите“, изјави физичкиот хемичар Себастијан Крус од Универзитетот Рур.
Што се случува на наноскопско ниво?
Јаглеродните наноцевки што биле користени во експериментот се околу 100.000 пати потенки од човечко влакно и биле поединечно распоредени во вода.
При осветлување, во нив се создаваат ексцитони – енергетски состојби составени од електрони и нивните „празни места“. Токму овие ексцитони комуницираат со молекулите на водата, пренесуваат дел од својот импулс и предизвикуваат дополнителен отпор, што резултира со забавено движење.
Интересно е што ефектот целосно исчезнал кога научниците користеле наноцевки во кои движењето на ексцитоните било ограничено поради структурни дефекти.
Квантно триење без физички контакт
За разлика од класичното триење, кое настанува при допир на две површини, квантното триење се одвива на електронско ниво и не бара директен контакт.
Со помош на терахерцова (THz) спектроскопија, истражувачите успеале да го измерaт преносот на енергија меѓу наноцевките и молекулите на водата.
„Постои мал, но јасно мерлив пренос на импулс. За осветлената наноцевка, водата повеќе не претставува мазна средина, туку создава отпор што го забавува движењето“, објасни теоретскиот физичар Маријалоре Сулпици.
Потенцијал за нови технологии
Откритието отвора можност научниците во иднина да го контролираат движењето на материјалите со помош на светлина.
Таквиот пристап би можел да најде примена во развојот на нанороботи, прецизното управување со хемиски реакции, како и во создавањето нови материјали со контролирани својства.
„Сознанието дека триењето може да се контролира преку електронски возбудувања отвора сосема нови перспективи во науката за материјали и нанотехнологијата“, заклучува физичкиот хемичар Мартина Хавенит.
Иако истражувањето е во рана фаза, резултатите покажуваат дека светлината може да има многу посложена улога отколку што досега се претпоставуваше – не само да пренесува енергија, туку и прецизно да го контролира движењето на материјата на квантно ниво.
