Os fundamentos da luz fascinam os cientistas e revelam novos segredos – incluindo como os seus efeitos podem ser revertidos.
A sabedoria convencional sugere que a luz adiciona energia para aquecer as partículas ou colocá-las em movimento.
Mas os cientistas descobriram exactamente o oposto: actuando como travões invisíveis em escalas quase demasiado pequenas para serem imaginadas.
Um novo estudo publicado em a naturezaPesquisadores liderados por uma equipe da Ruhr-University Bochum, na Alemanha, descobriram que nanotubos fluorescentes de malha de carbono se movem muito mais lentamente quando irradiados com luz em solução aquosa.
Quanto mais brilhante for a luz, mais lenta será a velocidade ou, mais especificamente, menor será a constante de difusão, uma medida de quão livremente uma partícula se move através de um fluido.
Isto se deve, pelo menos em parte, ao “fricção quântica”, determinaram os pesquisadores.
Fricção quântica a descoberto recentemente fenômeno, e os cientistas estão apenas começando a entender o que ele pode fazer.
“Esta descoberta do atrito quântico induzido pela luz muda fundamentalmente a nossa compreensão dos processos interfaciais,” disse O físico-químico Sebastian Kruse, da Ruhr-University Bochum.
“Nossos experimentos mostram que a difusão diminui quando aumentamos a intensidade da luz”.
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Esses nanotubos são verdadeiramente nano – 100 mil vezes mais finos que um fio de cabelo humano – e os pesquisadores os suspenderam individualmente em água.
Uma análise microscópica mostrou que, com a adição de luz, os nanotubos se comportavam como se estivessem se movendo em um líquido denso.
A ideia era tentar observar mais de perto o atrito quântico, a atração que surge quando um sólido se acopla a moléculas de um líquido circundante à medida que as cargas elétricas flutuam.
À medida que os nanotubos brilhavam e desaceleravam sob a luz, os pesquisadores observaram excitons se formando dentro dos nanotubos: pares de partículas energéticas (um elétron e um “buraco” onde costumava estar um elétron).
Esses excitons acoplam-se às moléculas de água circundantes, transferindo impulso.
“O surpreendente é que esse efeito desaparece completamente quando usamos nanotubos nos quais a excitação eletrônica que leva à fluorescência – conhecida como excitons – fica mais lenta no defeito”. disse Caneca.
“Isso significa que é a mobilidade dos excitons ao longo dos nanotubos que trocam diretamente com o meio ambiente e criam esse efeito de redução”.
Uma técnica conhecida como terahertz (THZ) a espectroscopia foi usada para detectar atividade em nível molecular.
usando THz Ondas eletromagnéticas Para medir forças e movimentos moleculares – neste caso, transferência de energia na água.
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“Ocorre uma mudança de velocidade pequena, mas mensurável” disse A física teórica Marialor Sulpizzi, da Ruhr-University Bochum.
“A água não é um meio liso para nanotubos luminescentes, mas tem uma resistência na superfície que retarda o movimento.”
Pelo que sabemos até agora sobre o atrito quântico, ele difere do atrito padrão – o empurrão e o atrito de duas superfícies uma contra a outra – porque funciona no nível do elétron. Nenhum contato físico real é necessário: são as cargas elétricas flutuantes e interativas que causam atrito.
E é isso que está em evidência aqui. À medida que as cargas que se movem dentro dos nanotubos interagem com as moléculas de água, tudo fica mais lento.
Basicamente, a luz atua como um freio ao material.
Os experimentos também revelam uma confusão nas fronteiras entre a física dos sólidos e a física dos fluidos em nanoescala. Está bem estabelecido que nas menores escalas começa a estranheza quântica – e esta é a demonstração mais recente.
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Usos reais e práticos poderiam surgir dos resultados se os pesquisadores pudessem controlar o atrito com a luz.
Os exemplos dados pela equipe de estudo incluem o movimento de nanorrobôs através de fluidos e a mudança precisa das condições de reação química.
“O conhecimento de que podemos controlar o atrito nas interfaces com líquidos através de excitações eletrônicas em sólidos abre uma porta totalmente nova na ciência dos materiais e na nanotecnologia”, disse A físico-química Martina Havenith, da Ruhr-University Bochum.
O estudo foi publicado a natureza.
Este artigo foi verificado e editado por Rebecca Dyer. Embora nos orgulhemos de nosso processo, somos apenas humanos. Se você encontrar um erro, avise-nos.
