Kuark "BilimveTeknoloji"

Casimir Etkisi ve Nanomakineler

Casimir etkisi, vakumun kuantum mekaniksel sıfır nokta enerjisinin göstergesi gibi görülebilir ve son zamanlarda abartılmaktadır. Casimir etkisinin yeni ve gizemli bir şey olması, ileri nanomekaniksel sistemleri bozabilecek veya yardımcı olabilecek mi?Gerçekte, Casimir etkisi 80 yıl önce tahmin edilirken 60 yıl önce ideal hâle getirildi ve 50 yıl önce de düzeltmeler yapıldı.

Van der Waals, London ve Casimir

Bir yüzyıldan fazla zaman öncesinde Johannes Diderik van der Waals’in ilk yayınlarından beri, o moleküller birbirlerine yakın oldukları zaman birbirlerini çektiklerini biliyordu, üstelik onların dipol momenti ve elektrik yükünü bilmiyordu. 1930′da, Fritz London bu etkileşmenin kuantum mekaniksel tanımlanmasını sağlamıştı. Şimdi Van der Waals veya London dağılım kuvveti olarak biliniyor. London, elektrik yükün (ve bundan dolayı elektromanyetik alanın) dağılımında onun tanımladığı ifadelere uyan sıfır nokta flüksiyonlarını (dalgalanmalarını) formüle etti.

1948 yılında, Hollandalı fizikçiler Hendrik Casimir ve Dirk Polder paralel mükemmel iletken plakalar arasında çekici bir kuvvet tahmin etti; onlar plakalarda elektrik yükünün dağılımında uyan dalgalanmaları açıkça tanımlamaksızın elektromanyetik alanda teoriye uyan sıfır nokta dalgalanmalarını formüle etti. Casimir-Polder teorisi tümüyle yeterli olmadı…

Birleştirme: Lifshitz Teorisi

1956′da, Evgeny Lifshitz gerçeğe uyan elektromanyetik özellikleri ile malzemelerin analizi ve London ve Casimir tanımlamalarını birleştirmesiyle bu durumu düzeltti. Lifshitz teorisi, kısa aralıkta London teorisine eşdeğer ama ışığın sınırlı hızı hesaba alındığında; bu, elektromanyetik alanda dalgalanmalarının yayılmasının hızını keser ve dolayısıyla büyük uzaklıklarda yük dalgalanmalarının korelasyonunun gücü azalır.

Lifshitz’in bu bulduğu sonuç, idealize durumdaki mükemmel iletken plakalarda Casimir’in ki ile aynıdır, ve o birkaç nanometre veya daha küçük uzaklıklarda London’un ki ile aynı şekilde geçerli olur. Kısa aralıkta, uzaklık ile atom çiftleri arasında kuvvetler r^–7 ile orantılı olarak azalır; uzun aralıkta, r^–8‘e aşırı yükselerek azalır. Kısacası, Lifshitz Casimir’i içerir ve geçmişe ait London her ikisi de doğrudur.

Dağılım Kuvvetleri ve Nanomakineler

London’un terminolojisinde, Van der Waals/London/Casimir-Polder/Lifshitz etkileşimi bir dağılım kuvvetidir ama ona “Casimir Etkisi” şeklinde adlandırılması daha gizemli ve heyecanlandırıcı bir ses getirdi. Casimir etkisi, kuantum mekaniksel vakum dalgalanmaları ve sıfır nokta enerjisini tanımladı.

Dağılım kuvvetleri, büyük pratiksel öneme sahip. Onlar her yerde birden bulunan ve örneğin polietilen benzeri hidrokarbonların kohezyonu için neredeyse tamamen sorumludur. Onlar 10⁸ N/m² (0.1 nN/nm²) üzerinde kuvvetle bilinen malzemelerin atomik düz plakalarının ayrılmasına direnç gösterir. Dağılım kuvvetleri birbiri ile kayan veya dönen nanomekaniksel parçaların hareketinde etkindir.

Çeviri: Gökhan Atmaca
Kaynak:
“Casimir Effect and Nanomachines”, Eric Drexler, http://www.metamodern.com/2009/04/20/casimir-effect-and-nanomachines/

© 2009 Kuark.Org. Tüm hakları saklıdır. Bu materyal başka bir internet sitesi veya başka bir yayın aracılığı ile yayınlanamaz, basılamaz, düzenlenip tekrar yayınlanamaz, alıntı dahi yapılamaz. Aksi takdirde Türkiye Cumhuriyeti yasalarınca (Telif Hakları Yasası) ilgili kimseler 6 ay ile 2 yıl arası hapis cezası ve 50.000 TL tazminat davası ile karşılaşacaktır. 

Popularity: 8% [?]

Bu yazı toplamda 5255, bugün ise 1 kez görüntülenmiş

Bu yazı, Perşembe, 10. Eylül 2009 'da 02:46 'de Bilim, Yeni Ufuklar kategorisi altında yayınlanmıştır. İsterseniz RSS 2.0 ile sitemizdeki gelişmeleri takip edebilirsiniz.

• Etiketler: casimir effect • Casimir etkisi • Casimir-Polder teorisi • casimir-polder theory • dağılım kuvvetleri • Dirk Polder • dispersion forces • Evgeny Lifshitz • Hendrik Casimir • Lifshitz Teorisi • lifshitz theory • London dağılım kuvveti • nanomachines • nanomakineler • nanomekaniksel sistemler • nanosistemler • Van der Waals

Popularity: 8% [?]