Nanoparçacıklar Üzerine Etki Eden Bilinmeyen Kuvvetler Keşfedildi

New Mexico Üniversitesinden bir fizikçi tarafından yayınlanan yeni bir bilimsel makale, malzeme dünyasında nano-boyutta parçacıklara etki eden bilinmeyen bir kuvvetin varlığına ışık tutuyor.

Physical Review Letters’ da yayınlanan bu keşif,  UNM Fizik ve Astronomi bölümünden Alejandro Manjavacas’in liderliğini yaptığı  uluslararası bir araştırma ekibi tarafından yapıldı.  Projedeki arastirmacilar arasında, Francisco Rodriguez-Fortuno (King’s College London, U.K), F.Javier Garcia de Abajo (The Institute of Photonic Sciences, Spain) ve Anatoly Zayats (King’s College London, U.K.) yer almaktadır.

Elde edilen bulgular, elektromanyetik dalgalardaki değişmelerden kaynaklanan ve sadece vakum içindeki nesneler arasında var olan ölçülebilir Casimir etkisi ile ilgilidir. Casimir etkisi nano fotonik ve kuantum teorisi ile ilgilidir.   Klasik fizik kullanılarak inceleme yapıldığında, vakum nesneler üzerinde herhangi bir kuvvet üretmez. Bununla birlikte, kuantum alan teorisi kullanılarak incelendiğinde, vakum nesneler üzerinde küçük fakat potansiyel olarak büyük bir kuvvet yaratan fotonlar ile doludur.

Manjavacas, “Bu çalışmalar önemlidir, çünkü bu tür kuvvetlerin her şeyi domine ettiği çok küçük boyutlara ve mesafelere ulaştığımız nano-teknolojiler geliştiriyoruz.  Casimir kuvvvetlerinin var olduğunu biliyoruz, bu yüzden yapmaya çalıştığımız şey, çok küçük parçacıklarda sahip oldukları genel etkiyi bulmaktır” dedi.

Manjavacas’ ın araştırması, düz bir yüzeye yakın dönen nanoparçacıklar tarafından etkisi gözlenen yanal Casimir kuvveti için analitik bir ifade geliştirerek Casimir etkisini genişletmektedir.

Bir yüzey üzerinde dönen küçük bir küre (nanoparçacık) hayal edin. Küre, onunla çarpışan fotonlardan dolayı yavaşlarken, bu dönme hareketi kürenin yanal yönde hareket etmesine de neden olur. Fiziksel dünyamızda, yanal hareket elde etmek için küre ile yüzey arasında sürtünmeye ihtiyaç vardır. Ancak, nano-dünya aynı kurallar kümesini takip etmemekte ve hareket oluşturmak için küre ile yüzey arasındaki temas ihtiyacını ortadan kaldırmaktadır.

Manjavas “Nanoparçacık aslında yüzeyden ayrılmış olmasına rağmen yüzey ile temas etmiş gibi yanal bir kuvvet hisseder” ve “Tuhaf bir reaksiyon fakat mühendisler için önemli bir etkiye sahip olduğunu kanıtlayabilen bir reaksiyon” dedi.

Keşif biraz belirsiz görünse de,  nano-teknoloji endüstrisinde çalışan araştırmacılar için son derece faydalıdır. Manjavacas, çalışmalarının bir parçası olarak, parçacık ile yüzey arasındaki mesafenin değiştirilerek kuvvet yönünün kontrol edilebildiğini  öğrendiklerini söylemekte  ve bu anlayışın sağlık, bilgisayar veya çeşitli alanlarda nano-ölçekli daha iyi nesneler geliştirilmesi için nano-teknik mühendislerine yardımcı olabileceğini aktarmaktadır.

Manjavacas için proje ve bu son yayın bilimsel kariyeri boyunca çalıştığı bu Casimir kuvvetleri üzerine yaptığı araştırmalarda ileri doğru atılmış başka bir adımdır. Manjavacas, 2013 yılında Complutense University of Madrid (UCM)’ den doktorasını aldıktan sonra, 2015 yılında UNM’ ye gelmeden önce Rice University’ de doktora sonrası araştırmacı olarak çalıştı.

Kaynak:

https://m.phys.org/news/2017-04-physicist-strange-nanoparticles.html