Équilibre Casimir stable rendu possible par une couche de revêtement à faible indice de réfraction. (A) En appliquant une fine couche de Téflon sur un substrat d'or, un équilibre Casimir stable est formé de sorte qu'une nanoplaque d'or puisse être piégée à une position d'équilibre dans l'éthanol. (B) Énergie d'interaction de Casimir entre la nanoplaque d'or et la surface d'or recouverte de téflon. La force de Casimir donnée par la dérivée de l'énergie de Casimir par rapport à la distance est répulsive à courte distance et attrayante à longue distance. (C) Épaisseur et profil de surface de la nanoplaque d'or le long de la ligne pointillée dans l'image AFM en médaillon de la plaque d'or. Crédit: Science (2019). DOI :10.1126/science.aax0916
Une équipe de chercheurs de l'Université de Californie à Berkeley et du Lawrence Berkeley National Laboratory a trouvé un moyen de faire en sorte que l'effet Casimir s'attire ou se repousse en fonction de la taille de l'écart entre deux objets. Dans leur article publié dans la revue Science , le groupe décrit leur technique et les applications possibles.
L'effet Casimir, proposé pour la première fois par Hendrik Casimir en 1948, est le phénomène dans lequel deux petites surfaces très proches subissent une force qui les rapproche l'une de l'autre. Les fluctuations quantiques à l'intérieur et à l'extérieur de l'espace poussent contre les plaques, mais parce que ceux qui poussent de l'extérieur sont plus forts, ils créent une force d'attraction entre les deux plaques. L'effet Casimir est plus qu'une curiosité, car cela peut créer des problèmes dans les applications des nanotechnologies.
Deux ans seulement après que Casimir a proposé l'effet pour la première fois, d'autres dans le domaine ont commencé à faire des prédictions sur les moyens de le contrer - le rendant répulsif plutôt qu'attrayant, par exemple, dans le cas de fluides et de plaques en métaux à faible réfraction. Puis, en 2010, une équipe du MIT a suggéré qu'il devrait être possible de contrer les effets attractifs et répulsifs pour créer un état d'équilibre entre les deux plaques. Dans ce nouvel effort, les chercheurs rapportent qu'ils ont fait exactement cela.
Le travail consistait à recouvrir une plaque d'or de téflon et à suspendre un minuscule flocon d'or dans de l'éthanol juste au-dessus. Ils expliquent que parce que le téflon a un indice de réfraction inférieur à celui de l'éthanol, il rend les deux matériaux répulsifs. Mais l'interaction entre le flocon d'or et la plaque d'or était attrayante, créer une contre-force. En plaçant tous les composants à la bonne distance les uns des autres, ils ont réussi à atteindre l'équilibre. Le système permet également de basculer entre l'état d'équilibre et un état attractif ou répulsif en déplaçant un ou plusieurs des matériaux.
Les chercheurs suggèrent que leur technique pourrait être utilisée dans des dispositifs nanomécaniques ou même dans des ordinateurs, où il pourrait être utilisé pour réduire la friction, qui est l'une des principales causes de pannes informatiques.
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