dissabte, 17 de maig del 2014
Els objectes que medeixen pocs nanòmetres, com per exemple petites parts
moleculars de les cèl·lules o alguns aparells manomètrics, estan contínuament exposats
a col·lisions aleatòries degudes a les molècules de l’ambient. En aquest món
fluctuant, les lleis fonamentals de la termodinàmica que governen el món que
nosaltres coneixem s’han de redefinir.
 |
Llum làser i nanopartícula en
el focus del làser. D'aquesta
manera es pot veure com
la partícula és estable en una
posició de l'espai.
|
Un equip de ICFO (Institut de Ciències Fotòniques de Barcelona), el
Swiss Federal Institute of Technology in Zurich i la Universitat de Viena han
trobat que una nanopartícula atrapada amb un làser (amb llum) viola
temporalment la segona llei de la termodinàmica, cosa que és impossible
d’imaginar a l’escala de temps en el que els humans vivim. Aquest article ha estat
publicat a la famosa revista Nature (Nature Nanotechnology).
Experimentalment l’equip d’investigadors han sigut capaços de capturar
nano-esferes (esferes que medeixen uns quants nanòmetres. Recordem que un
nanòmetre és la part resultant al dividir un mil·límetre en un milió de talls!)
i mantenir-les en un lloc estable, a més de poder mesurar la seva posició en 3D
al mateix moment amb una precisió increïble. A la trampa (com ells anomenen el
lloc on es col·loca la nano-esfera) la partícula pot notar fins i tot els xocs
amb les partícules de gas del voltant. Amb gran intel·ligència poden refredar
la molècula utilitzant llum làser i per tant, portar-la a un estat de baixa energia
(estat relaxat). Llavors, desconnecten els làsers i poden observar el moviment
de la partícula fins que torna a recuperar la temperatura de l’ambient (temperatura més alta) gràcies a l’absorció
de l’energia de les partícules de gas. S’esperaria que la partícula absorbís
llum fins a tenir l’energia del sistema, per tant, de passar a un estat estable
d’energia entre la partícula i el sistema.
Han observat que aquestes esferes estudiades individualment a vegades no
segueixen la segona llei de la termodinàmica: la nano-esfera en lloc d’absorbir energia (perquè està inicialment en un estat d’energia inferior a la
del medi) en dóna més al medi i per tant, es relaxa encara més! La teoria que
se’n deriva analitzant els experiments confirma que la segona llei de la
termodinàmica pot no ser vàlida a la nanoescala en partícules individuals. En
tot cas, quan estudien tot el conjunt de les nanopartícules (fent una mitjana
amb totes) sí que troben que la llei es compleix.
En aquest experiment es pot dir que les fluctuacions quàntiques fan que la
teoria macroscòpica (la segona llei de la termodinàmica tal com la coneixem) no
es compleixi quan s’estudien nano-esferes individualment!
Aquest article ens pot fer canviar la visió del que són els efectes
individuals i col·lectius a la nanoescala.
Anirem informant dels seus
progressos!
Font: http://www.nature.com/nnano/journal/v9/n5/abs/nnano.2014.40.html
T'ha agradat l'article?
Si us plau, ajuda'ns a difondre'l!
Tens novia?
ResponEliminaÉs el que passa quan no es pot parlar de termodinàmica, que nonse satisfan les lleis.
ResponEliminaSempre és increïble veure aquestes violacions de la segona llei. Jo l'he vista en experiments amb pinces òptiques i DNA i realment emociona i és encara millor quan veus que els teoremes de fluctuació se satisfan.