Научници су открили да светлост, супротно уобичајеном схватању, може деловати као невидљива кочница и успоравати кретање. Иако се обично сматра да она додаје енергију, загрева честице или их покреће, нова студија показује да може имати и супротан учинак. Тим предвођен научницима са Универзитета Рур у Бохуму (Немачка) утврдио је да се флуоресцентне угљеникове наноцевчице у воденом раствору крећу знатно спорије када су обасјане светлошћу, пише Science Alert. У експерименту објављеном у часопису Naturе истраживачи су показали да што је светлост јача, то је кретање наноцевчица спорије. Прецизније, смањује се константа дифузије која је мера слободе кретања честице кроз течност. Истраживачи су утврдили да је то барем делимично последица феномена названог квантно трење, чије могућности тек почињу да се откривају.
„Откриће квантног трења изазваног светлошћу из темеља мења разумевање процеса на међуповршинама”, изјавио је физички хемичар Себастијан Kрус са Универзитета Рур. „Наши експерименти показују да се дифузија смањује са појачавањем интензитета светлости.” Наноцевчице коришћене у студији изузетно су танке, чак 100.000 пута тање од људске власи, а истраживачи су их појединачно убацивали у воду. Микроскопском анализом уочено је да се под утицајем светлости понашају као да се крећу кроз гушћу течност. Циљ је био поближе проучити квантно трење, отпор који настаје када се флуктуирајући електрични набоји у чврстом материјалу повежу с молекулима околне течности. Уочено је да се у наноцевчицама под светлом стварају ексцитони – упарене енергетске честице састављене од електрона и шупљине где се електрон претходно налазио. Ти ексцитони ступају у интеракцију са околним молекулима воде и преносе им импулс, што узрокује успоравање.
„Фасцинантно је да тај учинак потпуно нестаје када користимо наноцевчице код којих су електрoска побуђивања која доводе до флуоресценције (позната као ексцитони) заробљене на дефектима”, објаснио је Kрус. „То значи да је управо покретљивост ексцитона дуж наноцевчице у непосредној интеракцији са околином и ствара успоравајући учинак.” Да би открили активност на молекуларном нивоу, научници су користили технику терахерцне (ТHz) спектроскопије. Помоћу електромагнетских таласа мерили су молекуларну енергију и кретање, конкретно пренос енергије на воду. „Догађа се мален, али мерљив пренос кретања”, истакла је теоријска физичарка Маријалоре Сулпизи са Универзитета Рур. „За осветљену наноцевчицу вода није глатка средина, већ на њеној површини постоји отпор који успорава кретање.”
За разлику од стандардног трења које настаје сударањем и трењем две површине, квантно трење делује на нивоу електрона и не захтева физички контакт. Флуктуирајући електрични набоји у наноцевчици ступају у интеракцију с молекулима воде и тако успоравају. Светлост, дакле, делује као кочница материјала. Наведено откриће замагљује границе између физике чврстог стања и физике течности на наноскали и отвара пут новим практичним применама, под условом да научници успеју да контролишу трење помоћу светлости. Kао примере наводе управљање кретањем наноробота кроз течност и прецизно мењање услова хемијских реакција. „Спознаја да трење у додиру с течношћу можемо контролисати помоћу електронског побуђивања у чврстој твари отвара потпуно нова врата у науци о материјалима и нанотехнологији”, закључила је физичка хемичарка Мартина Хавенит са Универзитета Рур.
(Илустрација Shutterstock)
(Индекс)
