La Fuerza de Casimir, consecuencia del efecto que predijo Henrick B. G. Casimir en 1948, consiste en la atracción en el vacío de dos placas neutras como consecuencia directa de las Fluctuaciones de Punto Cero.

Ahora, científicos del Departamento de Energía de EE.UU. del Argonne National Laboratory (ANL) están desarrollando una manera de controlar esta fuerza de la mecánica cuántica, que atrae a los objetos separados por unos pocos cientos de nanómetros.

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Foto de uno de los sistemas nanoelectromecánicos (MEMS) usados para detectar la presencia de la Fuerza de Casimir (Fuente de la Imagen: DOE/Argonne National Laboratory)

«La fuerza de Casimir es tan pequeña que la mayoría de los experimentos se han ocupado simplemente de sus características», dijo Derrick Mancini, director interino del Centro de Argonne for Nanoscale Materials. «Si podemos controlar esta fuerza o hacerla repulsiva, puede tener efectos dramáticos en el desarrollo de sistemas nanoelectromecánicos».

Los sistemas nanoelectromecánicos (NEMS) son dispositivos mecánicos de tamaño nanométrico que pueden ser utilizados para la actuación o detección a nanoescala. Varios dispositivos NEMS se están desarrollando únicamente en aplicaciones de detección, telecomunicaciones, procesamiento de señales, el almacenamiento de datos y más. En el mundo macroscópico, la fuerza de Casimir es tan pequeña que apenas se puede detectar, pero a nanoescala se convierte en un efecto cuántico que los científicos actualmente no pueden controlar.

«A medida que las dimensiones de un dispositivo se reducen a la escala nanométrica, los efectos atractivos de la fuerza de Casimir se vuelven más pronunciados, lo que hace muy difícil el control de dispositivos nanométricos. Este es un desafío tecnológico que debe abordarse antes de que el potencial de los NEMS pueda demostrarse», dijo el científico Daniel López. «El objetivo es no sólo limitar sus propiedades atractivas, sino también hacerlas repulsivas. Una fuerza de repulsión que actuara a nanoescala permitiría a los ingenieros diseñar nuevos dispositivos NEMS capaces de movimiento sin fricción a través de nanolevitación».

El enfoque para controlar esta fuerza consiste en la nanoestructuración de las superficies que interactúan para ajustar los efectos de la fuerza de Casimir.

El Laboratorio Nacional de Argonne ha sido recientemente seleccionado por la Agencia DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) para desarrollar mecanismos para controlar y manipular la fuerza de Casimir. Este programa será desarrollado en estrecha colaboración con la Universidad de Indiana (IUPUI), Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) y el Laboratorio Nacional de Los Álamos (LANL).

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