纳米粒子暂时违反了热力学的第二律

时间：2021-09-20 08:25:01 来源：

激光捕集器中纳米粒子的艺术印象。（图片信用：IñakiGonzalez和Jan Gieseler）

在一个新出版的研究中，一个国际研究人员队的详细信息，他们如何发现激光捕获的纳米粒子暂时违反了热力学的第二律。

纳米范围内的尺寸的物体，例如活细胞或纳米技术装置的分子结构块，连续地暴露于与周围分子的随机碰撞。在这种波动环境中，需要重写管理我们的宏观世界的热力学的基本规律。来自巴塞罗那，苏黎世和维也纳的国际研究人员发现，捕获着激光捕获的纳米粒子暂时违反了着名的热力学的第二律，人类时间和长度不可能。他们报告了他们在最新的着名科学期刊自然纳米技术纳米技术的结果。

纳米尺度惊喜

看着一部相反的电影经常让我们笑，因为意外和神秘的事情似乎发生了：玻璃碎片躺在地板上慢慢开始朝着彼此移动，神奇地组装，突然是一个完整的玻璃跳在桌子上它轻轻地跳到了停止。或雪开始从太阳的水坑里，稳步增长，直到整个雪人出现似乎被看不见的手塑造。当我们看到这样的场景时，我们立即意识到根据我们的日常经验，一些东西是普通的。实际上，性质中有许多过程可以永远无法逆转。捕获这种行为的物理法是庆祝的热力学第二律法，这使得系统的熵 - 一种系统疾病的措施 - 从未自发减少，从而优选过秩序（低熵）（低熵）。

然而，当我们缩小到显微原子和分子的微观世界时，这种法律将软化并损失其绝对的严格性。实际上，在纳米级俯视第二法律可以肆虐。在极少数情况下，人们可以观察到宏观刻度中永不发生的事件，例如从寒冷到热量的热传递，这是我们日常生活中的闻所未闻。虽然平均热力学的第二律法仍然有效，但在纳米级系统中，科学家们都会受到这些罕见事件的兴趣，并正在研究纳米级的不可逆转性的含义。

激光捕集器中纳米粒子的艺术印象。（图片信用：IñakiGonzalez和Jan Gieseler）

激光陷阱中的纳米颗粒

近日，巴塞罗那的光墨科学研究所和苏黎世的瑞士联邦理工学院的维也纳大学物理学家团队成功地准确地预测了事件瞬间违反热力学第二律法的可能性。它们立即将它们衍生到测试的数学波动定理，使用直径小于100nm的瓣膜捕获的小于100nm的玻璃球。他们的实验设置允许研究团队捕获纳米球体并将其固定到位，而且，此外，以精确的精确度测量其所有三个空间方向的位置。在陷阱中，由于与周围气体分子的碰撞，纳米球缠结。通过激光陷阱的巧妙操纵，科学家将纳米球冷却在周围气体的温度下方，从而将其放入非平衡状态。然后，它们关闭冷却并通过来自气体分子的能量转移观察粒子放松至较高的温度。研究人员观察到，虽然很少，但虽然很少，但虽然很少，但虽然不需要根据第二律，但纳米球有效地将热量释放到更热的周围环境，而不是吸收热量。研究人员来分析实验的理论证实了新兴图片对纳米级的第二法律的局限性。

纳米载体超出均衡

着名的科学杂志自然纳米技术中的国际研究团队提出的实验和理论框架具有广泛的应用。纳米范围内的尺寸的物体，例如活细胞或纳米技术装置的分子结构块，由于它们周围的分子的热运动而连续地暴露于随机沸腾。由于小型化进入较小，较小的鳞片纳米载体将经历越来越随机的条件。将进行进一步的研究，以照亮纳米级系统的基本物理学在均衡之外。计划的研究将是帮助我们理解纳米梭中如何在这些波动条件下进行的根本性。

出版物：Jan Gieseler等，“来自非平衡稳态的悬浮纳米粒子的动态松弛，”自然纳米技术，2014; DOI：10.1038 / nnano.2014.40

图片：IñakiGonzalez和Jan Gieseler

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