Pravidlo základní fyziky bylo porušeno, protože se částice se stejným nábojem přitahovaly

Základním principem fyziky je, že částice s opačným nábojem se navzájem přitahují, zatímco částice se stejným nábojem se odpuzují. Nyní ale vědci z Oxfordské univerzity zjistili, že za určitých okolností mohou částice přitahovat ty se stejným nábojem.

Částice mohou získat buď kladný nebo záporný náboj, a to určuje, jak se budou chovat kolem jiných částic. Umístěte dva s opačným nábojem blízko u sebe a budou se k sobě přitahovat, zatímco dva se stejným nábojem se budou odpuzovat. Tato elektrostatická síla sílí, jak se zvyšuje celkový náboj a částice se k sobě přibližují, což je známé jako Coulombův zákon.

V nové studii ale vědci objevili výjimky z pravidla. Když jsou suspendovány v určitých roztocích, mohou některé nabité částice přitahovat částice stejného náboje, a to i na relativně velké vzdálenosti. Ještě podivnější je, že částice s kladným a záporným nábojem se v různých roztocích chovají odlišně.

V testech tým suspendoval záporně nabité mikročástice oxidu křemičitého ve vodě a zjistil, že při určitých úrovních pH by se mohly vzájemně přitahovat a vytvářet shluky šestiúhelníkového tvaru. Zdá se, že to porušuje základní elektromagnetický princip, který říká, že částice stejného náboje by měly být odpudivé na jakoukoli vzdálenost. Když se ale vědci podívali na efekt pomocí teorie mezičásticových interakcí, která bere v úvahu strukturu rozpouštědla, byla nalezena nová přitažlivá síla, která dokáže překonat elektrostatické odpuzování.

To však nebyl případ kladně nabitých částic aminovaného oxidu křemičitého. Ve vodě při jakékoli úrovni pH zůstala tato interakce odpudivá. Tým tedy přemýšlel, zda by to mohli otočit, a zjistili, že přechodem na jiné rozpouštědlo – v tomto případě alkoholy – se kladně nabité částice shlukly dohromady, zatímco negativní zůstaly odpudivé.

Tým říká, že tento objev by si mohl vynutit zásadní přehodnocení našich předpokladů a mohl by být použit v praktické chemii pro procesy, jako je samosestavení, krystalizace a separace fází.

Výzkum byl publikován v časopise Příroda Nanotechnologie.

Zdroj: Oxfordská univerzita