فيزيائي يكتشف قوى غريبة تؤثر على جزيئات النانو

تاريخ النشر : 23/09/2017 التعليقات :0 الاعجابات :0 المشاهدات :214

الاكتشاف الذي نشر في مجلة الفيزيكال رفيو ليتر “physical review letters” تم إنجازه بواسطة فريق بحثي دولي بقيادة الأستاذ المساعد في قسم الفيزياء و الفلك في جامعة نيو ميكسيكو إليخاندرو مانجافاكاس. المشاركون في البحث هم فرانسيسكو رودريغيز فورتونيو و أناتولي زاياتز (كلية الملك لندن, بريطانيا) و خافيير قارسيا دي أباجو (مؤسسة العلوم الفوتونية, إسبانيا).

الاكتشاف ينتمي إلى مجال النانوفوتونات النظرية و النظرية الكمية في مجال يعرف بتأثير كاسيمير. تأثير كاسيمير هو قوة يمكن قياسها تتواجد بين الأجسام في داخل فراغ و سببها هو تغيرات في الأمواج الكهرومغناطيسية. عندما درست هذه الظاهرة بواسطة الفيزياء التقليدية أو الكلاسيكية فالفراغ لم يبذل أي قوة على الأجسام. ولكن عندما تمت دراستها بواسطة النظرية الكمية فإن الفراغ يكون مليء بالفوتونات , مما ينتج قوة على الأجسام و هذه القوة تكون صغيرة و لكن مؤثرة.

يقول الدكتور مانجافاكاس: “هذه الدراسات مهمة لأننا نطور تقنية النانو حيث نتعامل مع جزيئات بأبعاد و مقاسات صغيرة جدا حيث أن هذا النوع من القوى يستطيع أن يهيمن على كل شيء”. ويضيف “نعلم بأن تأثير كاسيمير موجود لذلك ما نحاول فعله هو محاولة معرفة التأثير الكلي الذي تصنعه هذه القوة على الجزيئات الصغيرة جدا”.

بحث مانجافاكاس عن قوى كاسيمير توسع إلى تطوير تعبير تحليلي لقوى كاسيمير الجانبية المبذولة على جسيمات نانو تدور بالقرب من سطح مستوي.

تخيل كرة صغيرة (جزيئ نانو) تدور على سطح. عندما تتباطأ سرعة دوران الكرة نتيجة تصادم الفوتونات بها فإن الدوران نفسه يجعل الكرة تتحرك بإتجاه جانبي. في عالمنا المحسوس الاحتكاك بين الكرة و السطح مطلوب من أجل تحريك الكرة بشكل جانبي. و لكن عالم النانو لا يتبع نفس قواعد عالمنا حيث بإمكاننا تجاهل مطلب التلامس بين الكرة و السطح من أجل حدوث الحركة  الجانبية.

يقول مانجافاكاس: “جزيئات النانو تواجه قوى تدفعها إلى الجانب كما لو أنها في تلامس مع السطح بالرغم من أنها مفصولة عنه”. و يضيف قائلا: “إنه تفاعل غريب ولكنه يثبت أنه تأثير مهم للمهندسين”

قد يبدو الاكتشاف غير مهم ولكنه مفيد جدا للباحثين في مجال تقنية النانو. و كجزء من مشروعهم , قال مانجافاكاس بأنهم استطاعوا التحكم باتجاه القوة و ذلك بتغيير المسافة بين جزيء النانو و السطح القريب منه. معرفة طريقة التحكم بهذه القوة قد تساعد مهندسي تقنية النانو على تطوير أدوات نانوية في مجالات الطب و الحاسب و غيرها من المجالات.

بالنسبة لمانجافاكاس هذا المشروع و البحث ليس إلا خطوة أخرى إلى الأمام في بحثه عن القوى التي تدعى كاسيمير و التي كان يدرسها طوال مسيرته العلمية. بعد تلقيه شهادة الدكتوراه في 2013 من جامعة كومبلوتينس مدريد , عمل مانجافاكاس كزميل بحث ما بعد الدكتوراه في جامعة ريس قبل القدوم إلى جامعة نيو ميكسيكو في 2015.

المترجم: سلطان الشهري

Twitter: @sultan_mas   

المراجع : خالد سعود الصالحي

Twitter: @khalooodeeee

المصدر:

phys.org


شاركنا رأيك طباعة