Специалисты из Великобритании, Германии и Нидерландов научились регулировать величину силы Казимира, действующей между двумя расположенными на небольшом расстоянии друг от друга незаряженными поверхностями.

Эффект Казимира был предсказан более 60 лет назад и заключается во взаимном притяжении проводящих незаряженных объектов, помещённых в вакуум. Принято объяснять этот эффект «нулевыми колебаниями» электромагнитного поля в вакууме, но по своей сути он, как показал советский физик Евгений Михайлович Лифшиц, является одним из проявлений сил Ван-дер-Ваальса. В 2008 году исследователи экспериментально доказали существование обратного эффекта: если зазор между объектами заполнить специально подобранным веществом, притяжение сменяется отталкиванием.

Авторов заинтересовала возможность практического применения эффекта Казимира в наноразмерных системах. В своих экспериментах они использовали сплав серебра, индия, сурьмы и теллура AgInSbTe (AIST), который применяется при создании перезаписываемых дисков. AIST отличается тем, что под воздействием лазера, при записи или удалении информации, легко переходит из кристаллической фазы в аморфную.

Учёные нанесли слой AIST толщиной 1 мкм на покрытую алюминием кремниевую пластину, после чего к ней приближали сферу диаметром 20,2 мкм, покрытую золотом. Сфера прикреплялась к кантилеверу атомно-силового микроскопа, с помощью которого измерялась величина силы Казимира.

Изменение величины силы Казимира при воздействии на AIST
точками обозначены экспериментальные данные, сплошной линией —
теоретические. (Иллюстрация из журнала Physical Review A.)

Как выяснилось, на расстоянии в несколько десятков нанометров аморфный AIST и сфера дают силу около 100 пН, однако при переходе в кристаллическую фазу значение заметно увеличивается. Наиболее серьёзный прирост (~20%) был отмечен на расстоянии в 100 нм. По мнению авторов, наблюдаемые колебания силы связаны с изменением оптических свойств материала.

Один из участников исследования Джордж Паласанцас (George Palasantzas), представляющий Университет Гронингена, уверен в том, что подобное манипулирование свойствами AIST и изменение величины силы Казимира можно использовать при создании надёжного наноразмерного переключателя. «Состояние такого переключателя будет фиксироваться при выключении питания, что очень удобно», — добавляет учёный.