Atgrūšanās spēks varētu novērst nanoberzi

Kad divi objekti atrodas tik tuvu viens otram, ka attālums starp tiem ir aptuveni tikpat liels kā kvantu svārstības, ko sauc par virtuālajām daļiņām, tie tiek savilkti kopā. Šis Kazimira spēku radītais efekts nav nekas tāds, par ko cilvēcei vēl nesen bija jāuztraucas. Taču, tā kā pētnieki izstrādā nanomehāniskās ierīces komunikācijai un aprēķiniem, tā sauktā stiction ir parādījusies kā potenciāls klupšanas akmens, kas varētu, piemēram, ierobežot atmiņas mikroshēmu blīvumu. Bet Kazimira spēkam ir arī otrā puse, kas nanoierīces var iespējot, nevis kavēt. Hendriks Kazimirs, kurš 1948. gadā aprakstīja savu līdzvērtīgo spēku, un Jevgeņijs Lifšics, kurš paplašināja savu darbu, prognozēja, ka nedaudz lielākos attālumos šim spēkam vajadzētu kļūt atgrūdošam. Tagad pētnieki no Hārvardas universitātes un Nacionālajiem veselības institūtiem pirmo reizi ir novērojuši šo atbaidošo spēku laboratorijā.

Šajā Kazimira spēka ilustrācijā maza zelta sfēra un plāksne piedzīvo stiction (pa labi). Bet ar pareizo materiālu kombināciju, piemēram, pa kreisi, kur zelta sfēra ir savienota pārī ar silīcija dioksīda plāksni, Kazimira spēks mainās, kļūstot atbaidošs. Nākotnes nanomēroga ierīces varētu izmantot šo efektu. Kredīts: U. Kristensens

Pētnieki mainīja Kazimira spēku, izvēloties materiālus. Tas, vai spēks ir pievilcīgs vai atgrūdošs, izrādās, ir atkarīgs no abu virsmu un starp tām esošās vides relatīvajām dielektriskajām caurlaidībām. (Dielektriskā caurlaidība ir materiāla īpašība, kas apraksta, kā materiāls mijiedarbojas ar elektriskajiem laukiem.) Kad pētnieki apvienoja ar zeltu pārklātu sfēru apmēram 40 mikrometru diametrā un silīcija dioksīda plāksni, kuras abas bija iegremdētas šķidrā brombenzolā, viņi izmērīja atgrūdošu Kazimiru. spēku. Zelta sfēra tika piestiprināta pie atomu spēka mikroskopa, kas tika izmantots šīs atgrūšanas noteikšanai. Šie rezultāti ir aprakstīti žurnālā Daba .

Šie rezultāti liecina, ka vajadzētu būt iespējai izveidot nanomehāniskas ierīces bez berzes, pamatojoties uz to, ko pētnieki sauc par kvantu levitāciju. Vēl nav skaidrs, kādi pielietojumi tiks atrasti kvantu levitācijai, taču saskaņā ar Hārvardas paziņojumu presei pētnieki ir iesnieguši ASV patentu, kas attiecas uz nanoierīcēm, kuru pamatā ir šī parādība. Padomājiet par bezberzes lodīšu gultņiem un īpaši jutīgiem ķīmisko vielu detektoriem.

Hārvardas pētniekus vadīja Federiko Kapaso , fiziķis, kurš deviņdesmito gadu vidū uzņēmumā Bell Labs izstrādāja pirmo kvantu kaskādes lāzeru. Par darbu pie optiskajām antenām viņš ir iekļauts arī mūsu 10 jauno tehnoloģiju sadaļā 2007. gadā.

paslēpties