Вчені виявили, що поведінка наночастинок в деяких умовах порушує другий закон термодинаміки
Вищенаведене твердження звучить подібно першоквітневого жарту і, природно, викликає неабияку частку скептицизму. Тим не менш, група вчених з трьох різних університетів, провівши ряд попередніх теоретичних досліджень, продемонструвала на практиці, що поведінка наночастинок, поміщених в певні умови, порушує одне з фундаментальних законів фізики, другий закон термодинаміки, який визначає взаємозв'язок термодинамічної ентропії системи і її температури. В якості доказу вчені помістили наночастинки в штучно створене стан теплового дисбалансу і з'ясували, що їх поведінка в корені відрізняється від поведінки частинок більшого розміру, поміщених в точно такі умови.
Нагадаємо нашим читачам, що другий закон термодинаміки - це закон фізики, завдяки яким вважається неможливим створення вічних двигунів будь-яких типів. Він визначає, що рівень ентропії (безладдя) будь-якої ізольованої системи не може зменшитися спонтанно при незмінних параметрах навколишнього середовища. Система завжди прагне досягти такого рівня ентропії, який є максимально можливим за існуючих умов. Учені продемонстрували, що поведінка наночастинки, спійманої в пастку променя лазерного світла, що порушує другий закон термодинаміки, це порушення є перехідним процесом і описується математичною моделлю коливань частинки, що відбуваються в нанорозмірному масштабі.
Для перевірки правильності теорій і розроблених математичних моделей, дослідники з Віденського університету, Інституту фотоніки в Барселоні і Швейцарського федерального технологічного інституту в Цюріху використовували кварцову сферичну наночастицу, діаметром 150 нанометрів. Ця наночастинок була укладена в оптичній пастці променя лазерного світла, а додаткові датчики та обладнання дозволяли з високою точністю виміряти положення частинки в трьох вимірах і обчислити параметри її коливань.
Наночастинок була охолоджена до температури нижче температури навколишнього газу, таким чином було створено штучне стан теплового дисбалансу. За всіма канонами фізики наночастинок повинна була почати поглинати тепло з навколишнього середовища, відновлюючи тепловий баланс. Але вчені, спостерігаючи за коливаннями наночастинки, зареєстрували кардинально протилежну поведінку. Замість того, щоб поглинати теплову енергію, наночастинок час від часу випускала власне тепло в навколишнє середовище, охолоджуючись до ще більш низької температури.
У вчених поки ще не існує правдоподібного пояснення спостережуваних ними явищ і для того, щоб більше дізнатися про події, що відбуваються на нанорозмірному масштабі процесах, вчені вже запланували проведення низки додаткових досліджень і експериментів. Цілком імовірно, що в ході цих досліджень будуть виявлені деякі нові процеси, які згодом можна буде використовувати в своїх цілях, впроваджуючи наночастинки в чіпи електронних пристроїв, медичні препарати і в мікроелектромеханічні пристрої різних типів.