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.

Chińskim naukowcom udało się opracować technologię, która pozwoliła na... lewitowanie niewielkich zwierząt. Dokonali tego za pomocą ultradźwięków. Już w przeszłości akademicy z Politechniki Północno-Zachodniej w Xi’an korzystali z ultradźwięków do lewitowania ciężkich pierwiastków – irydu i ołowiu. Celem tych pozornych zabaw jest opracowanie nowoczesnych metod produkcyjnych, które pozwoliłyby wytwarzać najróżniejsze towary – od leków po stopy metali – bez potrzeby przechowywania półproduktów w opakowaniach. Komponenty do wytwarzania niektórych towarów nie powinny trafiać do żadnych pojemników, gdyż albo ulegają w nich degradacji, albo wchodzą w reakcje z pojemnikami. Interesowała nas odpowiedź na pytanie: Co się stanie, jeśli żywe stworzenie zostanie umieszczone w polu akustycznym? Czy będzie ono stabilnie lewitowało? – mówi Wenjun Xie, fizyk biorący udział w gadaniach. Chińczycy stworzyli zestaw składający się z urządzenia emitującego dźwięk oraz odbijającego go lustra. Do lewitowania wykorzystano fale dźwiękowe o długości 20 milimetrów, co powinno w teorii pozwolić na unoszenie obiektów na wysokość co najwyżej połowy długości fali. W powstałym polu dźwiękowym udało się poddać lewitacji mrówki, żuki, pająki, biedronki, pszczoły, kijanki i małe ryby. Gdy unoszono ryby do pola dźwiękowego co minutę dodawano wody. Mrówka i biedronka próbowały uciec z pola dźwiękowego. Mrówce nie udało się, gdyż pole stanowiło zbyt słabe oparcie dla odnóży, z kolei dla biedronki okazało się ono zbyt silne, by mogła z niego odlecieć. Xie przyznał, że jego zespół musiał na bieżąco kontrolować moc pola, by zwierzęta nie uciekły. Po 30 minutach lewitacji zarówno mrówka jak i biedronka wyglądały na zupełnie zdrowe.