لا تزال أساسيات الضوء تبهر العلماء والعلماء كشف أسرار جديدة – بما في ذلك كيف يمكن أن تكون آثاره غير بديهية.

تشير الحكمة التقليدية إلى أن الضوء يضيف طاقة لتسخين الجزيئات أو تحريكها.

لكن العلماء اكتشفوا أن الضوء يفعل العكس: فهو يعمل ككابح غير مرئي على نطاقات أصغر من أن نتصورها.

وفي دراسة جديدة نشرت في طبيعةوجد باحثون بقيادة فريق من جامعة روهر بوخوم في ألمانيا أن الأنابيب النانوية ذات الشبكة الكربونية الفلورية تتحرك ببطء أكبر عند تشعيعها بالضوء في محلول مائي.

كيف تم إعداد التجربة. (كيستوال وآخرون، طبيعة، 2026)

كلما كان الضوء أكثر سطوعًا، كانت الحركة أبطأ، أو على وجه التحديد، انخفض ثابت الانتشار، وهو مقياس لمدى حرية حركة الجسيم عبر السائل.

وقرر الباحثون أن هذا يرجع جزئيًا على الأقل إلى “الاحتكاك الكمي”.

الاحتكاك الكمي هو أ اكتشف مؤخرا الظاهرة، وقد بدأ العلماء للتو في فهم ما يمكن أن تفعله.

“هذا الاكتشاف للاحتكاك الكمي الناجم عن الضوء يغير بشكل أساسي فهمنا للعمليات البينية.” يقول الكيميائي الفيزيائي سيباستيان كروس، من جامعة الرور في بوخوم.

“تظهر تجاربنا أن الانتشار يتناقص عندما نزيد شدة الضوء.”

إطار الحدود = “0” سماح = “مقياس التسارع؛ التشغيل التلقائي؛ الكتابة في الحافظة؛ الوسائط المشفرة؛ جيروسكوب؛ صورة داخل صورة؛ مشاركة الويب” Referrerpolicy=”strict-origin-when-cross-origin”allowfullscreen>

هذه الأنابيب النانوية هي في الواقع نانوية، وهي أرق بـ 100000 مرة من شعرة الإنسان – وقام الباحثون بتعليقهم منفردين في الماء.

وأظهر التحليل المجهري أنه مع إضافة الضوء، تتصرف الأنابيب النانوية كما لو كانت تتحرك في سائل أكثر سمكا.

كانت الفكرة هي محاولة إلقاء نظرة فاحصة على الاحتكاك الكمي، وهو السحب الذي ينشأ عندما تتقلب الشحنات الكهربائية داخل مادة صلبة مع جزيئات السائل المحيط بها.

وبينما كانت الأنابيب النانوية تتوهج وتتباطأ تحت الضوء، لاحظ الباحثون أن الإكسيتونات تتولد داخل الأنابيب النانوية: جسيمات حيوية مقترنة (مكونة من إلكترون و”ثقب” حيث كان الإلكترون موجودًا).

تقترن هذه الإكسيتونات بجزيئات الماء المحيطة، وتنقل الزخم.

“الأمر المذهل هو أن هذا التأثير يختفي تمامًا عندما نستخدم الأنابيب النانوية التي يتم فيها إبطاء الإثارات الإلكترونية التي تؤدي إلى التألق – والمعروفة باسم الإكسيتونات – عند حدوث عيوب.” يقول قدح.

“وهذا يعني أن حركة الإكسيتونات على طول الأنبوب النانوي هي التي تتبادل بشكل مباشر مع البيئة وتخلق هذا التأثير المتباطئ.”

تقنية تعرف باسم تيراهيرتز (تيراهيرتز) تم استخدام التحليل الطيفي للكشف عن النشاط على المستوى الجزيئي.

يستخدم T هرتز الموجات الكهرومغناطيسية لقياس الطاقة الجزيئية والحركة – في هذه الحالة، نقل الطاقة إلى الماء.

إطار الحدود = “0” سماح = “مقياس التسارع؛ التشغيل التلقائي؛ الكتابة في الحافظة؛ الوسائط المشفرة؛ جيروسكوب؛ صورة داخل صورة؛ مشاركة الويب” Referrerpolicy=”strict-origin-when-cross-origin”allowfullscreen>

“يحدث انتقال صغير ولكن قابل للقياس للزخم” يقول عالمة الفيزياء النظرية ماريالور سولبيزي، من جامعة الرور في بوخوم.

“إن الماء ليس وسطًا سلسًا للأنابيب النانوية المضيئة، ولكن بدلاً من ذلك هناك مقاومة على السطح تؤدي إلى إبطاء الحركة.”

ومما نعرفه عن الاحتكاك الكمي حتى الآن فهو يختلف عنه الاحتكاك القياسي – اصطدام وطحن سطحين ضد بعضهما البعض – حيث أنه يعمل على مستوى الإلكترون. ليس هناك حاجة إلى اتصال جسدي فعلي: فالشحنات الكهربائية المتقلبة والمتفاعلة هي التي تسبب الاحتكاك.

وهذا هو ما في الأدلة هنا. ومع تفاعل الشحنات المتحركة داخل الأنبوب النانوي مع جزيئات الماء، يتباطأ كل شيء.

في الأساس، يعمل الضوء بمثابة مكابح للمادة.

تكشف التجارب أيضًا عن عدم وضوح الحدود بين فيزياء المواد الصلبة وفيزياء السوائل على المستوى النانوي. من الثابت أنه عند أصغر المقاييس، تبدأ الغرابة الكمومية، وهذا هو أحدث إثبات.

متعلق ب: علماء يصنعون أنحف عدسة على وجه الأرض باستخدام فيزياء الكم

يمكن أن تأتي الاستخدامات الحقيقية والعملية من النتائج إذا تمكن الباحثون من التحكم في الاحتكاك بالضوء.

تشمل الأمثلة التي قدمها فريق الدراسة التوجيه حركة الروبوتات النانوية من خلال السائل، وتغيير ظروف التفاعلات الكيميائية بدقة.

“هذه المعرفة بأننا نستطيع التحكم في الاحتكاك عند السطح البيني مع السائل عن طريق الإثارة الإلكترونية في المادة الصلبة، تفتح أبوابًا جديدة تمامًا في علوم المواد وتكنولوجيا النانو.” يقول عالمة الكيمياء الفيزيائية مارتينا هافينيث، من جامعة الرور في بوخوم.

وقد تم نشر البحث في طبيعة.

تم تدقيق هذه المقالة وتحريرها بواسطة ريبيكا داير. وبينما نفخر بعمليتنا، فإننا بشر فقط. إذا لاحظت خطأً، يرجى اعلامنا.