Вопреки логике. Немецкие физики совершили открытие, меняющее представление о явлениях в микромире
Фундаментальные принципы работы света продолжают раскрывать новые секреты, демонстрируя неожиданные эффекты.
Согласно общепринятому мнению, световая энергия должна нагревать частицы или приводить их в движение. Однако ученые зафиксировали обратный эффект: свет сработал как невидимый тормоз в микроскопических масштабах.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature, специалисты из Рурского университета в Бохуме (Германия) обнаружили, что флуоресцентные углеродные нанотрубки в водном растворе движутся значительно медленнее под воздействием света. Эти трубки чрезвычайно тонки — их толщина примерно в 100 000 раз меньше толщины человеческого волоса. Чем ярче было освещение, тем медленнее перемещались частицы из-за снижения коэффициента диффузии.
Физик и химик Себастьян Крусс объяснил, что это явление обусловлено «квантовым трением». Оно возникает на электронном уровне без физического контакта поверхностей вследствие взаимодействия электрических зарядов внутри материала с молекулами жидкости.
Под действием света в нанотрубках образуются экситоны — парные энергетические частицы, передающие свой импульс окружающей воде. В результате жидкость оказывает сопротивление, замедляя движение наноструктур, словно они оказались в более плотной среде.
Для фиксации этого процесса ученые использовали терагерцовую спектроскопию. По словам физика-теоретика Мариалоре Сульпизи, эксперимент доказал существование измеримой передачи импульса на молекулярном уровне.
Профессор Мартина Хавенит подчеркнула, что возможность контролировать трение на границе с жидкостью с помощью электронного возбуждения открывает принципиально новые перспективы для нанотехнологий и управления нанороботами.