p Você pode pensar que um par de placas paralelas penduradas imóveis no vácuo a apenas uma fração de micrômetro de distância uma da outra seria como estranhos passando à noite - tão próximos, mas destinados a nunca se encontrarem. Graças à mecânica quântica, você estaria errado. p Os cientistas que trabalham na engenharia de máquinas em nanoescala sabem disso muito bem, pois precisam lidar com as forças quânticas e todas as estranhezas que as acompanham. Essas forças quânticas, mais notavelmente o efeito Casimir, pode causar estragos se você precisar evitar que superfícies muito espaçadas se unam.

p O controle desses efeitos também pode ser necessário para fazer pequenas peças mecânicas que nunca grudam umas nas outras, para construir certos tipos de computadores quânticos, e para estudar a gravidade em microescala.

p Agora, um grande grupo de pesquisa colaborativa envolvendo cientistas de vários laboratórios federais, incluindo o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST), e grandes universidades, observou que esses efeitos pegajosos podem ser aumentados ou reduzidos padronizando uma das superfícies com estruturas em nanoescala. A descoberta, descrito em Nature Communications , abre um novo caminho para ajustar esses efeitos.

p Mas como costuma acontecer com os fenômenos quânticos, o trabalho levanta novas questões ao mesmo tempo que responde a outras.

p Um dos insights da mecânica quântica é que nenhum espaço, nem mesmo o espaço sideral, está sempre verdadeiramente vazio. Está cheio de energia na forma de flutuações quânticas, incluindo campos eletromagnéticos flutuantes que aparentemente vêm do nada e desaparecem com a mesma rapidez.

p Um pouco dessa energia, Contudo, simplesmente não é capaz de "caber" no espaço submicrométrico entre um par de contatos eletromecânicos. Mais energia externa do que interna resulta em um tipo de "pressão" chamada força Casimir, que pode ser poderoso o suficiente para unir os contatos e grudar.

p A teoria prevalecente faz um bom trabalho ao descrever a força de Casimir entre sem características, superfícies planas e mesmo entre superfícies mais suavemente curvas. Contudo, de acordo com o pesquisador do NIST e co-autor do artigo, Vladimir Aksyuk, a teoria existente falha em prever as interações que observaram em seu experimento.

p "Em nosso experimento, medimos a atração Casimir entre uma esfera revestida de ouro e superfícies planas de ouro padronizadas com linhas de periódicos, cumes planos, cada um com menos de 100 nanômetros de diâmetro, separados por vãos um pouco mais largos com lados profundos de paredes transparentes, "diz Aksyuk." Queríamos ver como uma superfície metálica nanoestruturada afetaria a interação de Casimir, que nunca havia sido tentado com uma superfície de metal antes. Naturalmente, esperávamos que houvesse atração reduzida entre nossa superfície ranhurada e a esfera, independentemente da distância entre eles, porque o topo da superfície ranhurada apresenta menos área de superfície total e menos material. Contudo, sabíamos que a dependência da força de Casimir em relação ao formato da superfície não é tão simples. "

p De fato, o que eles encontraram foi mais complicado.

p De acordo com Aksyuk, quando eles aumentaram a separação entre a superfície da esfera e a superfície ranhurada, os pesquisadores descobriram que a atração Casimir diminuiu muito mais rapidamente do que o esperado. Quando eles moveram a esfera para mais longe, a força caiu por um fator de dois abaixo do valor teoricamente previsto. Quando eles moveram a superfície da esfera perto do topo das cristas, a atração por unidade de área de superfície do topo do cume aumentou.

p "A teoria pode explicar a atração mais forte, mas não para o enfraquecimento muito rápido da força com o aumento da separação, "diz Aksyuk." Portanto, este é um novo território, e a comunidade da física precisará apresentar um novo modelo para descrevê-lo. "