Afstotende Casimir-kracht is te benutten met chiraal materiaal

Nanomachientjes lopen nogal stroef. Dit komt door het Casimir-effect, een kwantummechanische aantrekkingskracht tussen deeltjes met een afstand vanaf enkele nanometers tot tienden van micrometers van elkaar. Maar door slim materiaal kunnen oppervlakken elkaar ook afstoten door het Casimir-effect. Onderzoekers van het Ames-laboratorium laten met een computermodel zien dat de afstoting niet alleen theoretisch interessant is, maar dat het ook nut kan hebben in echte nanomachientjes, met reële materiaaleigenschappen.

Dat het Casimir-effect ook afstotend kan zijn was al eerder gezien. Het komt voor bij stoffen die de polarisatierichting van lichtgolven veranderen. Echter, bestaande, natuurlijke stoffen veroorzaken maar een zwak effect, te zwak om van nut te zijn. De onderzoekers zijn dus zelf maar aan de slag gegaan een zogenaamd chiraal metamateriaal te ontwerpen met precies de goede eigenschappen. Chirale metamaterialen bevatten kleine geometrische structuren die het elektromagnetische veld als het ware verdraaien.

Het Casimir-effect is in 1948 voorspeld door de Nederlandse natuurkundige Hendrik Casimir. Sinds Lifschitz liet zien dat afstoting ook tot de mogelijkheden hoort ging men dromen van nano-levitatie, dit jaar nog wist men het in de praktijk aan te tonen en nu het ook goed te beteugelen lijkt, mikt het Ames-laboratorium erop een materiaal te maken met afstotende werking. En mocht afstoting heel lastig blijken, dan is minder wrijving natuurlijk ook al erg interessant.

Bron: EurekAlert