الإبر نانو اشتعلت التزلج

ألياف نانوية رقيقة لوحظت في حركة متعرجة متعرجة

حركة متعرجة للإبرة © جامعة ميونيخ
قراءة بصوت عال

حلل علماء ميونيخ سلوك الأنظمة المصنوعة من الإبر النانوية الطويلة الطويلة بمزيد من التفصيل. لأن الألياف تصطدم بالحركة ، عادة ما يكون هناك إعاقة متبادلة قوية ، كما يعلم المرء أيضًا عن الجزيئات في السوائل. لكن الفيزيائيين تمكنوا الآن من إثبات وجود تأثير جديد غير متوقع: إن انتشار الألياف ليس أبطأ على الرغم من العوائق ، لكن الألياف تتحرك حتى أسرع من 100 مرة أكثر من المتوقع - وفي حركة متعرجة طويلة المدى.

يقول توماس فرانوش من قسم الفيزياء الإحصائية بجامعة ميونيخ في مجلة Physical Review Letters "آثار الحركة تشبه آثار المتزلج". "في عملنا تمكنا من شرح الآليات الأساسية لزيادة الانتشار. نتوقع أن تؤدي هذه النتائج إلى بحث أساسي أكثر تحديا. "

إن سلوك الغازات البسيطة مثل الأكسجين أو الهليوم مفهوم جيدًا منذ أن قام الفيزيائيون رودولف كلوسيوس وجيمس كلارك ماكسويل ولودفيج بولتزمان بتطوير النظرية الحركية للغازات في منتصف القرن التاسع عشر. ومع ذلك ، فإن وضع الأنظمة الكثيفة يختلف اختلافًا كبيرًا عن الألياف الرقيقة الطويلة جدًا ، حيث يتم دراستها حاليًا بشكل مكثف في تقنية النانو. عندما يتحول مثل هذا الألياف ، فإنه يصطدم على الفور مع العديد من الألياف الأخرى ، وهناك عائق قوي متبادل - على غرار السوائل.

التزلج في nanoworld

ومع ذلك ، فإن العلماء فيليكس هوفلينغ والبروفيسور إروين فراي وفرانوش وجدوا الآن تأثيرًا جديدًا غير متوقع: انتشار الألياف لا يتباطأ على الرغم من الإعاقات القوية ، ولكن سرعتها تزيد بشكل كبير. "باستخدام نموذج بسيط ومحاكاة حاسوبية واسعة النطاق ، تمكنا من ملاحظة أن الألياف تتحرك بأكثر من 100 مرة أسرع من المتوقع" ، حسبما ذكر فرانوش.

يمكن أن يعزى هذا التأثير إلى حركة متعرجة طويلة من الألياف ، وآثار الحركة تشبه مسارات المتزلج. وضعت جسديا: من بديهية نظرية الغاز الحركية هي فرضية الفوضى الجزيئية ، ودعا من قبل عدد نفخة بولتزمان. وبالتالي ، فإن حركة الجزيئات بعد الاصطدام مستقلة عن حركتها السابقة. عرض

ولكن هذا يجعل الوصف الإحصائي ممكنًا عن طريق عمليات عشوائية ، والخصائص العيانية مستقلة عن التفاصيل المجهرية للاصطدامات.

فرضية صالحة جزئيا فقط

بالنسبة للألياف الطويلة ، كنتيجة للعمل ، تكون هذه الفرضية صالحة جزئيًا فقط. على الرغم من أن الحركة لا يمكن التنبؤ بها بشكل قاطع ، فإنها لا تصبح مصادفة تمامًا. بدلاً من ذلك ، تعمل الألياف بشكل مستقيم لفترات طويلة وتغير اتجاهها ببطء شديد. نتيجة لذلك ، التفاصيل المجهرية محسّنة ومرئية في حركة متعرجة مجهرية.

كيف يتم تباطؤ الألياف تمامًا بناءً على نصائح لحركتها المتعرجة وتؤدي في النهاية إلى الوراء يؤدي إلى تفسير لثبات الانتشار المتزايد. يظهر التحليل الدقيق أن ثابت الانتشار يرتبط بكثافة الإبر عن طريق كسورية.

على الرغم من أن العلماء تمكنوا من توضيح الآليات الأساسية للنشر المعزز ، إلا أن هناك دليلاً على وصف أكثر تفصيلاً ، رياضيات الفركتلات ، الفوضى ، والمدارات شبه الدورية يلعب دورا أساسيا ، والتي سوف تحفز المزيد من البحوث الأساسية الصعبة.

(idw - جامعة ميونخ ، 26.09.2008 - DLO)