Как на наноуровне был нарушен второй закон термодинамики
Хотя первое апреля давно прошло, при прочтении последней новости из Венского университета возникают некоторые сомнения, не шутка ли это: ученые заставили наночастицы выйти из-под контроля одного из основных законов физики – второго закона термодинамики.
Как известно, именно он делает невозможным вечные двигатели. Он гласит, что энтропия (уровень беспорядка) любой изолированной системы не может уменьшаться спонтанным образом; а сама система меняется только в одну сторону – к максимальной энтропии. Но ученые продемонстрировали, что наночастица, пойманная лазером, временно нарушает этот закон.
Сначала физики из Вены, Барселоны и Цюриха разработали математическую модель этого явления. Потом они поймали сферу из оксида кремния (радиусом меньше 75 нанометров) в лазерную «ловушку». Наносферу охладили до более низкой температуры, чем у окружающего газа, создав, таким образом, состояние неравновесия. На макроуровне именно термальное неравновесие заставляет снеговика весною таять, поглощая тепло из окружающей среды – а не, наоборот, леденеть, теряя тепло.
Однако измеряя колебания наночастицы, ученые выяснили, что та иногда не поглощает тепло, а как раз выделяет его в нагреваемую внешнюю среду (то есть, замораживается, когда вокруг становится горячее)!
Наночастицами бывают и элементы клеток, и искусственные электронные и медицинские приборы – но все эти частицы из-за своего крошечного размера испытывают массу случайных трансформаций. Новая теорема о колебаниях позволит по-иному оценить, как наномасшиабные частицы реагируют на случайные изменения условий среды.
Исследование представлено в журнале Nature Nanotechnology.
По материалам Gizmag.
Артём Космарский nauka21vek.ru