Znajdź zawartość

Naukowcom z Uniwersytetu Harvarda i Narodowych Instytutów Zdrowia (NIH) udało się, jako pierwszym w historii, zmierzyć i wykorzystać kwantową siłę odpychania, odwrotność wcześniej zmierzonego efektu Casimira. Efekt ten polega na przyciąganiu się dwóch metalicznych przewodników działających jak lustra, które dzieli odległość mniejsza niż 100 nanometrów. Przyciąganie ma miejsce dzięki fluktuacjom energii kwantowej pomiędzy oboma lustrami. Gdy dwie powierzchnie wykonane z tego samego materiału, na przykład ze złota, są rozdzielone próżnią, powietrzem czy płynem, zawsze się przyciągają - mówi profesor Federico Capasso. Jeśli natomiast zastąpimy jedną z metalicznych płyt zanurzonych w płynie płytą z krzemionki, uzyskamy efekt odwrotny do efektu Casimira. By zmierzyć działające siły, uczeni wykorzystali pokrytą złotem miniaturową sferę, a całość zanurzyli w bromobenzenie. Siłę odpychania mierzyli jako zmiany odległości sfery od płyty z krzemionki. Siły powodujące odwrotność efektu Casimira są niezwykle interesujące, gdyż mogą zostać wykorzystane w nowych niezwykle dokładnych czujnikach do wywołania zjawiska lewitacji niewielkich obiektów. Obiekty te mogą swobodnie obracać się lub przemieszczać się względem siebie z minimalną siłą tarcia, gdyż nigdy nie stykają się ze sobą - mówi Capasso. Siły te można więc wykorzystać w miniaturyzacji, podczas gdy efekt Casimira jest raczej niekorzystnym zjawiskiem występującym w niewielkiej skali. Uczeni z Harvardu już przewidują, że ich prace posłużą do skonstruowania nanokompasów, nanoakcelerometrów czy nanożyroskopów.

Szkockim naukowcom udało się odwrócić siły działające na wyjątkowo małe obiekty i doprowadzić w ten sposób do ich lewitacji. Profesor Ulf Leonhardt i doktor Thomas Philbin z Univeristy of St Andrews opracowali soczewki, które odwracają efekt Casimira. To naturalne zjawisko powoduje, że wskutek różnicy ciśnienia małe cząstki przyciągają się. Efekt Casimira odkryto w 1948 roku, a zmierzono w 1997. Jego występowanie jest poważną przeszkodą w rozwoju nanotechnologii, gdyż wywołuje on „sklejanie się” miniaturowych podzespołów. Jest on poważnym źródłem problemów w nanoświecie, szczególnie w urządzeniach MEMS (systemach mikroelektromechanicznych). Takie systemy odgrywają ważną rolę. Na przykład kontrolują napełnianie się poduszek powietrznych w samochodach, buduje się z nich ‘laboratoria na układzie scalonym’ służące do analiz chemicznych czy testowania leków. Mikro- i nanomechanizmy mogłyby pracować lepiej, a występujące w nich siły tarcia można by zmniejszyć lub całkowicie wyeliminować dzięki manipulowaniu efektem Casimira – mówi profesor Leonhardt. Dzięki jego soczewkom udało się utrzymać miniaturowe cząstki z dala od siebie.