روشی جدید برای کنترل نیروی کاسیمیر

دانشمندان آزمایشگاه ملی آرگون وابسته به وزارت انرژی آمریکا روشی برای کنترل نیروی
کاسیمیر توسعه داده‌اند. این نیرو یک نیروی مکانیک کوانتومی است که وقتی اشیا تنها
۱۰۰ نانومتر از هم فاصله دارند، موجب جذب آنها به سوی یکدیگر می‌شود.

دریک مانچینی مدیر مرکز مواد نانومقیاس می‌گوید: « نیروی کاسیمیر چنان کوچک است که
در بسیاری از آزمایش‌ها به صورت بسیار ساده‌ای با آن برخورد شده است. کنترل این
نیرو و یا تبدیل آن به نیروی دافعه می‌تواند اثرات بسیار زیادی روی توسعه سامانه‌های
نانوالکترومکانیکی داشته باشد».

سامانه‌های نانوالکترومکانیکی (NEMS) ابزارهای مکانیکی نانومتری هستند که می‌توانند
در فعال‌سازی یا حسگری در مقیاس نانو مورد استفاده قرار بگیرند. در حال حاضر
ابزارهای NEMS زیادی برای کاربردهای حسگری، ارتباطات تلفنی، پردازش سیگنال، ذخیره‌سازی
اطلاعات و موارد دیگر در حال توسعه هستند. در دنیای ماکرو، نیروی کاسیمیر چنان کوچک
است که به سختی می‌توان آن را تشخیص داد، اما در مقیاس نانو این نیرو تبدیل به یک
اثر کوانتومی می‌شود که دانشمندان نمی‌توانند آن را کنترل کنند.

دانیل لوپز یکی از دانشمندان درگیر در این تحقیقات می‌گوید: «با کوچک شدن ابعاد یک
ابزار تا حد نانومتری، نیروی کاسیمیر اهمیت بیشتری یافته و کنترل این ابزارها
دشوارتر می‌شود. قبل از اینکه بتوان از تمام قابلیت‌های ابزارهای NEMS بهره برد،
باید بر این چالش فناورانه غلبه کرد. هدف این است که نه تنها بتوان این نیرو را
کنترل کرد، بلکه آن را به نیروی دافعه تبدیل نمود. وجود یک نیروی دافعه در مقیاس
نانویی مهندسان را قادر می‌سازد ابزارهای NEMS جدیدی طراحی نمایند که از طریق معلق
بودن در مقیاس نانو، امکان حرکت بدون اصطکاک را ایجاد می‌کنند».

راهکاری که برای کنترل این نیرو استفاده می‌شود، شامل نانوساختاری کردن سطوح
برهمکنش کننده برای تنظیم اثرات نیروی کاسیمیر است.

اخیراً آژانس پروژه‌های تحقیقات پیشرفته دفاعی (DARPA) آزمایشگاه ملی آرگون را برای
توسعه مکانیسم‌هایی برای کنترل و دستکاری نیروی کاسیمیر انتخاب کرده است. این
برنامه در همکاری نزدیک با Indiana University Purdue University Indianapolis،
NIST، و آزمایشگاه ملی لوس آلاموس انجام خواهد شد.