Lumina nu accelerează totul. Dimpotrivă, poate acționa ca o frână invizibilă, încetinind mișcarea unor particule microscopice. Un experiment condus de cercetătorii de la Universitatea Ruhr din Bochum, Germania, demonstrează acest paradox cu ajutorul nanotuburilor fluorescente de carbon.

Aceste structuri, de aproximativ 100.000 de ori mai subțiri decât un fir de păr uman, au fost suspendate individual în apă și expuse la lumină. Rezultatul: cu cât intensitatea luminii creștea, cu atât mobilitatea lor scădea.

Pare contraintuitiv, dar explicația stă într-un fenomen abia descoperit, numit „frecare cuantică”.

Frecarea cuantică acționează prin excitori

Când lumina lovește nanotubul, generează excitori – perechi formate dintr-un electron și „gaura” lăsată de un alt electron. Acești excitori nu rămân pasivi: ei transferă o parte din impulsul lor moleculelor de apă din jur.

Apa, altfel un mediu neted pentru particulele atât de mici, devine brusc rezistentă. Chimistul Sebastian Kruss explică: „Experimentele noastre arată că mobilitatea nanotuburilor scade pe măsură ce crește intensitatea luminii.

” Sub microscop, particulele se comportă ca și cum s-ar deplasa printr-un lichid mai vâscos, deși apa rămâne aceeași. Echipa a confirmat mecanismul printr-o tehnică specială – spectroscopia în domeniul teraherților, care măsoară energia și mișcarea moleculelor.

Fizicianul teoretician Marialore Sulpizi subliniază că „are loc un transfer foarte mic, dar măsurabil, de impuls”. Spre deosebire de frecarea clasică, care necesită contact direct între suprafețe, frecarea cuantică operează la nivel electronic, fără atingere.

Fluctuațiile sarcinilor electrice din nanotub interacționează cu moleculele de apă și produc acest efect de frânare. Detaliul care întărește concluzia: atunci când cercetătorii au folosit nanotuburi cu defecte structurale – care împiedică deplasarea excitorilor – efectul a dispărut complet.

„Tocmai mobilitatea excitorilor este responsabilă de schimbul cu mediul și de efectul de frânare”, adaugă Kruss, citat de ScienceAlert. Descoperirea arată, mai departe, că la scară nanometrică granița dintre fizica solidelor și cea a lichidelor devine tot mai neclară.

Controlul frecării cuantice redefinește nanotehnologia

Dacă acest fenomen poate fi controlat, ar putea deschide uși către aplicații practice: dirijarea nanoroboților prin lichide sau reglarea precisă a reacțiilor chimice.

Chimista Martina Havenith rezumă: „Faptul că putem controla frecarea la interfața dintre un solid și un lichid prin excitare electronică deschide perspective complet noi pentru știința materialelor și nanotehnologie.

” Studiul, publicat în revista Nature, redefinește rolul luminii – nu doar accelerator, ci și frână, în universul invizibil al nanomaterialelor.