Siamo abituati alla luce come acceleratore. Lo fai brillare su qualcosa, le particelle si riscaldano, si muovono più velocemente. È proprio così che sembra funzionare l’universo. O almeno come dice la saggezza convenzionale.
Ma gli scienziati dell’Università della Ruhr di Bochum hanno appena colto la luce tirando il freno. 🛑
Hanno pubblicato i risultati su Nature. La configurazione è abbastanza semplice. Nanotubi fluorescenti a rete di carbonio sospesi in acqua. La luce intensa li colpisce. Invece di accelerare, rallentano. Quanto più intensa è la luce, tanto più lentamente vanno alla deriva. Sfida ogni sensazione viscerale che hai riguardo all’energia.
“La diffusione diminuisce quando aumentiamo l’intensità_luce.”
Perché? Una cosa chiamata attrito quantistico.
Questi non sono tubi normali. Sono nanotubi. Cioè, 100.000 volte più sottili dei tuoi capelli. Non puoi vederli senza un serio ingrandimento. I ricercatori hanno isolato singoli nanotubi nel liquido. Sotto il microscopio, i tubi luminosi iniziarono a muoversi come se l’acqua intorno a loro si fosse improvvisamente trasformata in melassa. Più spesso. Più lentamente. Più appiccicoso.
Riguarda gli eccitoni. È così che vengono chiamate: coppie di particelle energetiche formate all’interno del materiale solido. Un elettrone salta un punto, lasciandosi dietro un buco. Insieme ballano. Di solito, quell’energia semplicemente rimane lì o riscalda le cose. Ecco, trapela. Gli eccitoni all’interno del nanotubo si accoppiano con le molecole d’acqua all’esterno. Si scambiano slancio. L’acqua respinge.
Ottieni resistenza senza tocco. Questa è la parte strana.
L’attrito standard richiede la rettifica delle superfici. Strofinare, bruciare, sfregare. L’attrito quantistico non ha bisogno di tutto ciò. Sono le cariche elettriche che fluttuano, raggiungendo il confine tra il tubo solido e il liquido. Interagiscono. E così facendo si trascinano a vicenda.
Il team ha utilizzato la spettroscopia terahertz per osservarlo. Potevano vedere lo spostamento dell’energia molecolare. Un piccolo trasferimento di slancio. Marialore Sulpipi, un fisico teorico del team, ha notato che l’acqua non agisce in modo fluido per il nanotubo che si illumina. Diventa resistente proprio in superficie.
Svanisce se gli eccitoni non possono muoversi liberamente.
Quello era il controllo. Hanno testato nanotubi con difetti che rallentavano gli eccitoni internamente. Quando quelle particelle cariche si bloccavano, l’effetto di trascinamento scompariva. Nessun attrito. Ciò ha dimostrato il punto. È la mobilità dell’eccitone – la sua capacità di correre lungo il tubo – che scambia direttamente energia con l’ambiente.
“La cosa affascinante è che questo effetto svanisce del tutto quando… le eccitazioni elettroniche… vengono rallentate.”
È un confine disordinato. La fisica solida si fonde con la fisica liquida. Il mondo quantistico sembra comunque sempre sfuggente, ma questo lo rende tangibile. Un freno letterale.
Allora perché preoccuparsi?
Controllare.
Se riesci a rallentare un nanobot in un liquido semplicemente illuminandolo con una luce, non avrai bisogno di piccoli propulsori o guide fisiche. Lo guidi con i fotoni. Lo stesso vale per le reazioni chimiche. Regola la luce, regola l’attrito, cambia il risultato. È ingegneria di precisione su scala molecolare.
Martina Havenith, un’altra chimica capofila, afferma che questo apre porte che non sapevamo esistessero nella scienza dei materiali.
Supponiamo che la luce acceleri le cose. È nelle nostre ossa. Il fuoco riscalda. Il sole si scioglie. Questo studio dice il contrario. Almeno in fondo alla tana del coniglio, la materia oscura diventa più densa quando si accendono le luci.
Chissà dov’è il limite.
