1
ستاد ویژه توسعه فناوری نانو Iran Nanotechnology Initiative Council بستن
  • ستاد ویژه توسعه فناوری نانو

  • بانک اطلاعات شاخص های فناوری نانو

  • سایت جشنواره فناوری نانو

  • سیستم جامع آموزش فناوری نانو

  • شبکه آزمایشگاهی فناوری نانو

  • موسسه خدمات فناوری تا بازار

  • کمیته استانداردسازی فناوری نانو

  • پایگاه اشتغال فناوری نانو

  • کمیته نانو فناوری وزارت بهداشت

  • جشنواره برترین ها

  • مجمع بین المللی اقتصاد نانو

  • اکو نانو

  • پایگاه اطلاع رسانی محصولات فناوری نانو ایران

  • شبکه ایمنی نانو

  • همایش ایمنی در نانو

  • گالری چند رسانه ای نانو

  • تجهیزات فناوری نانو

  • صنعت و بازار

  • باشگاه نانو

نقض قانون دوم ترمودینامیک در مقیاس نانو

کلمات کلیدی : ترمودینامیک تعادلی - قانون استفان-بولتزمن - قانون استوکس - نانوذرات - لیزر تاریخ خبر : 1393/02/31 تعداد بازدید : 5583

یک تیم تحقیقاتی نشان دادند که نانوذرات می‌توانند قانون دوم ترمودینامیک را نقض کنند. نانوذراتی که با لیزر گرم شدند گرمای خود را به ناحیه گرم‌تر منتقل کردند که این امر در دنیای ماکروسکوپی اتفاق نمی‌افتد.

اجسام در مقیاس نانو‌متری به طور تصادفی با مولکول‌های اطراف خود برخورد می‌کنند. این برخوردها می‌تواند موجب بروز رویدادهایی شوند که در نهایت منجر به بازنویسی قوانین بنیادین ترمودینامیک شوند. یک تیم تحقیقاتی بین المللی از کشورهای سوئیس، اسپانیا و اتریش نشان دادند که نانوذرات به دام افتاده در پرتو لیزر، رفتاری از خود نشان می‌دهند که موجب نقض قانون دوم ترمودینامیک می‌شود؛ چیزی که در مقیاس‌های بزرگ غیرممکن است. این گروه نتایج یافته‌های خود را در قالب مقاله‌ای در نشریه Nature منتشر کردند.
اگر یک فیلم را از انتها به ابتدا نگاه کنید، خنده‌دار به نظر می‌رسد. تکه‌های شکسته‌ی یک لیوان  از روی زمین جمع شده و به یکدیگر می‌چسبند و در نهایت لیوان سالمی می‌سازند، این لیوان به پرواز درآمده و روی میز قرار می‌گیرد. مشاهده‌ی این چنین تصاویر و فیلم‌هایی براساس تجربیات روزمره‌ی ما غیرممکن است و تنها با معکوس کردن برخی فرآیندها اتفاق می افتد. اما همه رویدادها را نمی‌توان وارونه کرد. بر اساس قانون دوم ترمودینامیک، آنتروپی یک سیستم، یعنی تمایل به افزایش بی‌نظمی، هیچ‌ گاه به خودی‌ خود کاهش نمی‌یابد.اما اگر به دنیای میکروسکوپی دقت کنیم، این قوانین اندکی تغییر کرده و از خود انعطاف‌ نشان می‌دهند؛ به طوری که در مقیاس نانو، قانون دوم ترمودینامیک به طور کامل نقض می‌شود. بنابراین از زاویه‌ی دید یک مشاهده‌گر، در مقیاس میکروسکوپی برخی حوادث که در دنیای ماکروسکوپی غیرممکن است، ممکن است به راحتی اتفاق بیافتد؛ برای مثال گرما از یک جای سرد به جای گرم حرکت کند که این امر در دنیای ماکروسکوپی اتفاق نمی‌افتد. این گونه اتفاقات دانشمندان را سردرگم کرده است و آن ها را بر آن داشته تا به بررسی معنای واکنش معکوس در مقیاس نانو بپردازند.
به تازگی یک گروه تحقیقاتی از دانشگاه وین با همکاری محققانی از مؤسسه‌ی علوم فتونیک بارسلونا و مؤسسه‌ی فناوری فدرال سوئیس موفق به پیش‌بینی رویدادهایی شدند که می‌تواند قانون دوم ترمودینامیک را نقض کنند. آن ها برای آزمایش این رفتارها از نانوذرات شیشه به قطر 100 نانومتر استفاده کردند که در معرض پرتو لیزر قرار گرفته است. آنها نانوذرات را در پرتو لیزر به دام انداختند و موقعیت آنها را با دقت اندازه‌ گیری کردند. این گروه با این ابزار موفق شدند نانوذرات را گرم کرده و در نهایت نشان دادند که نانوذرات گرمای خود را به ناحیه‌ی گرم‌تر منتقل می‌کند. این پدیده قانون دوم ترمودینامیک را نقض می‌کند.