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Físicos de la Universidad Friedrich Schiller de Jena y sus colegas de Düsseldorf, Gotemburgo, Lyngby y Trieste han desarrollado un enfoque innovador para separar nanocomponentes unidos.
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dr. Falko Schmidt utiliza un objetivo de microscopio calefactable para separar nanocomponentes entre sí. Crédito de la foto: Anne Günther (Universidad de Jena)
Su enfoque es sumergir completamente los nanocomponentes en un solvente justo antes de que se vuelvan inestables. Al cambiar la temperatura del solvente en la configuración experimental, pudieron separar los componentes de manera controlada. en el diario física naturalLos científicos describen su fructífero experimento.
Los componentes se separan en el punto crítico de la solución
Estábamos buscando una solución para eliminar la fricción estática no deseada de los componentes individuales que se frotan entre sí en un sistema nanoelectromecánico (NEMS).
dr. Falko Schmidt, Instituto de Física Aplicada, Universidad de Jena
Esta fricción estática se llama fricción estática, una combinación de las palabras estática y fricción, y es creada por las fuerzas electrodinámicas cuánticas de Casimir. Estas fuerzas son causadas por fluctuaciones y siempre hacen que los componentes se mantengan unidos.
Los investigadores desarrollaron una técnica para revertir este efecto sumergiendo los componentes en una solución crítica, una mezcla de agua y aceite, en la que también se producen fluctuaciones. La fuerza de estas fluctuaciones se puede regular con precisión a través de la temperatura.
Lo especial de esto es que no suprimimos las fluctuaciones originales, sino que las reemplazamos por otras mucho más fuertes..
dr. Falko Schmidt, Instituto de Física Aplicada, Universidad de Jena
El experimento utilizó una lente de microscopio calentada para crear el efecto deseado. Los científicos sostuvieron un nanoflake dorado sobre un sustrato metálico estampado. La escama de oro normalmente se adherirá al sustrato.
Cuando el líquido circundante alcanza el punto crítico, el rango de temperatura en el que se separan el agua y el aceite, las fluctuaciones son tan fuertes que se evita la fricción estática. Según el equipo de investigación, esto podría ser tan eficiente que los componentes pegados podrían aflojarse y volver a moverse.
Un largo camino para resolver un problema obvio
Las pruebas fueron realizadas por el Dr. Falko Schmidt cuando todavía estaba en la Universidad de Gotemburgo, donde también desarrolló nuevas estrategias experimentales que finalmente condujeron a resultados positivos.
La idea de este proyecto se nos ocurrió rápidamente, ya que este problema surgió claramente de la producción nano.
dr. Falko Schmidt, Instituto de Física Aplicada, Universidad de Jena
Sin embargo, el camino hacia la solución fue arduo y tortuoso. El control del efecto Casimir crítico con el efecto Casimir electrodinámico cuántico finalmente se puso de moda.
El objetivo es utilizar el concepto de liberar los sistemas microelectromecánicos y nanoelectromecánicos de la fricción mecánica en el futuro para desarrollar nanocomponentes orientados a funciones nuevos y más efectivos.
Referencia de la revista:
Schmidt, F. y otros. (2022) Las fuerzas críticas sintonizables de Casimir se oponen a la atracción Casimir-Lifshitz. física natural. doi.org/10.1038/s41567-022-01795-6.
Fuente: https://www.uni-jena.de/en
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