Nous sommes habitués à la lumière comme accélérateur. Vous le faites briller sur quelque chose, les particules chauffent, elles se déplacent plus vite. C’est ainsi que l’univers semble fonctionner. Ou du moins, comment la sagesse conventionnelle dit que cela fonctionne.
Mais des scientifiques de l’Université de la Ruhr à Bochum ont juste remarqué qu’ils freinaient. 🛑
Ils ont publié les résultats dans Nature. La configuration est assez simple. Nanotubes fluorescents en maille de carbone en suspension dans l’eau. Une lumière vive les frappe. Au lieu d’accélérer, ils ralentissent. Plus la lumière est vive, plus ils dérivent lentement. Cela défie tous vos instincts à propos de l’énergie.
“La diffusion diminue lorsque l’on augmente l’intensité lumineuse.”
Pourquoi? Une chose appelée friction quantique.
Ce ne sont pas des tubes ordinaires. Ce sont des nanotubes. Genre, 100 00 fois plus fins que vos cheveux. Vous ne pouvez pas les voir sans un grossissement sérieux. Les chercheurs ont isolé des nanotubes uniques dans le liquide. Sous le microscope, les tubes lumineux ont commencé à bouger comme si l’eau autour d’eux s’était soudainement transformée en mélasse. Plus épais. Ralentissez. Plus collant.
Il s’agit d’excitons. C’est ainsi qu’on les appelle : des paires de particules énergétiques formées à l’intérieur du matériau solide. Un électron saute d’un endroit, laissant un trou derrière lui. Ensemble, ils dansent. Habituellement, cette énergie reste là ou réchauffe les choses. Ici, ça fuit. Les excitons à l’intérieur du nanotube se couplent aux molécules d’eau à l’extérieur. Ils échangent leur élan. L’eau repousse.
Vous obtenez une résistance sans contact. C’est ce qui est bizarre.
La friction standard nécessite que les surfaces soient rectifiées ensemble. Frotter, brûler, érafler. La friction quantique n’a besoin de rien de tout cela. Ce sont des charges électriques qui fluctuent et traversent la frontière entre le tube solide et le liquide. Ils interagissent. Et ce faisant, ils se tirent mutuellement vers le bas.
L’équipe a utilisé la spectroscopie térahertz pour observer cela se produire. Ils pouvaient voir l’énergie moléculaire changer. Un petit transfert d’élan. Marialore Sulpipi, physicienne théoricienne de l’équipe, a noté que l’eau n’agissait pas de manière fluide pour le nanotube lumineux. Il devient résistant dès la surface.
Il disparaît si les excitons ne peuvent pas se déplacer librement.
C’était le contrôle. Ils ont testé des nanotubes présentant des défauts qui ralentissaient les excitons en interne. Lorsque ces particules chargées étaient coincées, l’effet d’entraînement disparaissait. Aucun frottement. Cela a prouvé le point. C’est la mobilité de l’exciton – sa capacité à parcourir le tube – qui échange directement de l’énergie avec l’environnement.
“Ce qui est fascinant, c’est que cet effet disparaît complètement lorsque… les excitations électroniques… sont ralenties.”
C’est une frontière compliquée. La physique solide se transforme en physique liquide. De toute façon, le monde quantique semble toujours glissant, mais cela le rend tangible. Un véritable frein.
Alors pourquoi s’en soucier ?
Contrôle.
Si vous pouvez ralentir un nanobot dans un liquide simplement en allumant une lumière, vous n’avez pas besoin de minuscules propulseurs ou de guides physiques. Vous le dirigez avec des photons. Il en va de même pour les réactions chimiques. Ajustez la lumière, ajustez la friction, changez le résultat. C’est de l’ingénierie de précision à l’échelle moléculaire.
Martina Havenith, une autre chimiste principale, affirme que cela ouvre des portes dont nous ignorions l’existence dans la science des matériaux.
Nous supposons que la lumière accélère les choses. C’est dans nos os. Le feu réchauffe. Le soleil fond. Cette étude dit le contraire. Au moins au fond du terrier du lapin, la matière sombre s’épaissit lorsque les lumières s’allument.
Qui sait où est la limite.
