کشف عامل مرموز توقف نانوماشی ن‌ها

معمولا ً ما عادت کرده‌ایم که از کار افتادن یک وسیله یا ماشین را ناشی از خطای مهندسان بدانیم و کمتر به تأثیر قوانین فیزیکی در این زمینه فکر می‌کنیم؛ اما در مورد نانوماشین‌ها با ابعادی در حد چند میلیونیوم سانتی‌متر این قضیه متفاوت است؛ چرا که به‌رغم کاربردهای گسترده‌ای که پیش‌بینی می‌شد این نانوماشین‌ها در پزشکی و دارورسانی داشته باشند، پدیده‌ای به نام نیروی کازیمیر توسعه آنها را دچار مشکل کرده‌است.

معمولا ً ما عادت کرده‌ایم که از کار افتادن یک وسیله یا ماشین را ناشی از
خطای مهندسان بدانیم و کمتر به تأثیر قوانین فیزیکی در این زمینه فکر می‌کنیم؛
اما در مورد نانوماشین‌ها با ابعادی در حد چند میلیونیوم سانتی‌متر این
قضیه متفاوت است؛ چرا که به‌رغم کاربردهای گسترده‌ای که پیش‌بینی می‌شد این
نانوماشین‌ها در پزشکی و دارورسانی داشته باشند، پدیده‌ای به نام نیروی
کازیمیر(برگرفته از نام فیزیک‌دان کاشف آن، هندریک کازیمیر که در سال ۱۹۴۸
موفق به کشف این اثر شد) توسعه آنها را دچار مشکل کرده‌است.

این نیرو که ناشی از نوسانات کوانتوم مکانیکی خلأ است، موجب به هم چسبیدگی
قطعات نانوماشین‌ها و در نتیجه توقف حرکت آنها می‌شود و به‌دلیل کوچکی زیاد،
آشکارسازی آن بسیار دشوار می‌شود.

اخیراً جمعی از فیزیک‌دانان آلمانی با ترتیب دادن آزمایشی با استفاده از
کره پلاستیکی شناوری به قطر یک میکرومتر در یک ظرف شیشه‌ای محتوی مخلوطی از
آب و مایع روغنی لوتیدین، موفق شدند نیروی بسیار مشابهی را مشاهده و اندازه‌گیری
نمایند. آنها مشاهده نمودند که این مخلوط در دماهای پایین به‌صورت محلولی
شفاف است؛ اما با حرارت دادن تا دمای ۳۴ درجه سلسیوس(دمای بحرانی) به دو
فاز جداگانه با غلظت‌های مختلفی از آب و لوتیدین تبدیل می‌شود. تغییر غلظت
آب و لوتیدین در این دو قسمت مشابه نوسانات کوانتوم مکانیکی خلأ است و همین
نوسانات است که جاذبه بین سطوح را ایجاد می‌کند. آنها با ابزارهای اندازه‌گیری
مخصوصی که حساسیتی چند هزار برابر میکروسکوپ‌های نیروی اتمی(AFM) را داشتند،
مقدار نیروی بحرانی کازیمیر را در حد ۶۰۰ فمتونیوتون(کمتر از یک میلیونیوم
وزن یک حشره) تعیین کردند.

برای رفع این اثر راهکارهایی مانند انتخاب محیطی غیر از خلأ، مثل استفاده
از مخلوط‌های مایع نزدیک به نقطه بحرانی و نیز به‌کارگیری روکش‌های مناسبی
که موجب دفع این نیرو شوند، پیشنهاد شده که دانشمندان در حال پی‌گیری آن
بوده و امیدوارند در آینده به نتایجی در این زمینه دست یابند.