کنترل نيروي کاسيمير
محققان در فلوريدا دريافتهاند که نيروي کاسيمير بين اشيا به شدت به شکل آنها وابسته است؛ آنان همچنين دريافتند نيروي کاسيمير ميان اشياي داراي شيارهاي نانومقياس در سطح خود نسبت به اشياي داراي سطوح صاف، کمتر است. با اين حال اين کاهش کمتر از حد انتظار است. اين اندازهگيريها اولين گام در مسير کنترل نيروي کاسيمير از طريق تغيير هندسه اشيا بوده و ميتواند به جلوگيري از چسبيدن بخشهاي متحرک در نانوماشينها به يکديگر کمک کند.
جاذبه مرموز ميان اشياي رساناي خنثي در خلأ اولين بار بهوسيلهي هنريک کاسيمير در سال 1948 توصيف شد؛ اين نيرو را نميتوان با فيزيک کلاسيک توجيه کرد و کاملاً مربوط به اثر کوانتومي است. هر قدر اشيا کوچکتر بوده و فاصله ميان آنها در حد ميکرومتر يا کمتر باشد، اين نيرو اهميت بيشتري يافته و موجب چسبيدن قطعات سيستمهاي ميکرو و نانوالکترومکانيکي (MEMS/NEMS) به يکديگر ميشود. بنابراين توانايي کنترل اين نيرو لطفي در حق طراحان MEMS/NEMS خواهد بود.
در طول دهه گذشته پژوهشگران نيروي کاسيمير را در آزمايشهاي بسيار دقيق اندازه ميگرفتهاند. در اين پژوهش، محققان از يک نوسانگر ميکرومکانيکي انقباضي براي اندازهگيري نيروي کاسيمير ميان يک کره شيشهاي پوشيده شده با طلا و يک سطح سيليکوني داراي گودالهاي نانومقياس استفاده کردهاند. کره شيشهاي روي يک صفحه ميکرومکانيکي که در پاسخ به نيرو کج ميشود، چسبانده ميشود. چندين الکترود در زير اين صفحه قرار داده ميشود تا ميزان کجشدگي آن را اندازه بگيرد. همچنين يک سطح پيزوالکتريکي فاصله ميان اين صفحه و سطح سيليکوني را کنترل ميکند.
وابستگي شکلي شديد
بنابر گفته محققان، شکل اشيايي که باهم برهمکنش ميکنند، در تعيين نيروي کاسيمير ميان آنها بسيار مهم است، زيرا به انرژي نقطه صفر حالتهاي الکترومغناطيسي محدود شده بهوسيلهي اشياي برهمکنش کننده بستگي دارد. هو بون چان از دانشگاه فلوريدا و يکي از اعضاي اين گروه پژوهشي ميگويد: «عرض گودالهاي نانومقياس مشابه طول موج حالت الکترومغناطيسي مربوطه بوده و در نتيجه، نفوذ نيروي الکترومغناطيسي را دشوار ميسازد؛ بدين ترتيب وابستگي شکلي شديدي حاصل ميشود.»
او ميافزايد با وجودي که اين نتايج کاربرد عملي فعلي ندارند، اما اين کار اولين گام در مسير کنترل نيروي کاسيمير از طريق تغيير هندسه اشيا است. «آزمايشات ما روزي ميتواند به کاهش تمايل قطعات نانومقياس متحرک به ايجاد تماس با يکديگر (به دليل اثرات کوانتومي) کمک کند».
اين پژوهشگران نتايج کار خود را در Physical Review Letters منتشر نمودهاند.
منبع: سایت ستاد نانو .