Japonijos mokslininkai suabejojo tuo, kas dešimtmečius atrodė nekintama tiesa apie medžiagos ir magnetizmo sąveiką. Jų naujasis tyrimas atskleidė, kad chiralios molekulės, turinčios veidrodinę struktūrą, gali prisijungti prie magnetų be jokio elektros srauto. Šis atradimas gali iš esmės pakeisti mūsų supratimą apie molekulinės fizikos dėsnius.
Asociatyvi nuotr.
Iki šiol buvo manoma, kad tam, jog molekulės parodytų magnetines savybes, būtinas elektros srovės tekėjimas. Tai atitiko seną elektromagnetizmo modelį, pagal kurį tik judantys krūviai gali kurti magnetinį lauką. Tačiau japonų eksperimentai parodė, kad gamta gali pasiekti tą patį rezultatą be išorinio energijos šaltinio.
Tokijo ir Nagojos universitetų mokslininkų komanda pastebėjo, kad kai kurios molekulės geba generuoti spiną, tai kvantinę magnetinę savybę vien dėl savo vibracijų. Tai reiškia, kad gyvybės pagrindą sudarančios struktūros pačios savyje gali turėti magnetinių savybių, net kai aplink nėra jokių elektros impulsų.
Naujas požiūris į chiralumą
Ilgus metus buvo manoma, kad chiralios molekulės veikia tarsi maži elektromagnetai, kuriems reikalingas elektros srautas. Tačiau bandymai nuolat rodė keistus neatitikimus, tai buvo pastebimi magnetiniai efektai net ir be srovės. Tai vertė mokslininkus abejoti senais modeliais ir ieškoti naujo paaiškinimo.
Japonijos tyrėjų grupė, vadovaujama profesoriaus Shinji Miwa, nustatė, kad spiralės formos molekulės gali sukelti sukinį vien dėl savo natūralių virpesių. Kitaip tariant, jų vibracijos pačios generuoja magnetinį poveikį, o kryptis priklauso nuo to, ar molekulė yra kairiarankė, ar dešiniarankė.
Eksperimentas, kuris sukrėtė teorijas
Tyrėjai pasitelkė pažangias spintronikos technologijas ir sukūrė specialų elektrocheminį įrenginį. Jis leido tiksliai stebėti molekulių elgesį keičiantis aplinkos sąlygoms. Kai keitėsi aukso sluoksnio storis, buvo užfiksuotos osciliuojančios srovės, rodančios sąveiką tarp molekulių ir magneto paviršiaus.
Didžiausia staigmena buvo tai, kad magnetinis efektas pasireiškė net be elektros. Molekulės tarsi „pačios“ jautė savo kryptingumą ir sukūrė spiną vien vibracijomis. Tai rodo, kad chiralumas gali būti esminė gamtos savybė, susijusi su energijos perdavimu be srovės.
Galimos pasekmės mokslui ir technologijoms
Šis atradimas atveria naujas galimybes tiek chemijoje, tiek biologijoje. Jis gali padėti paaiškinti, kodėl kai kurios cheminės reakcijos linkusios gaminti tik vienos krypties molekules. Be to, tai suteikia naujų įžvalgų apie tai, kaip gyvi organizmai atpažįsta kairiarankes ir dešiniarankes molekules.
Technologijų pasaulyje šis mechanizmas gali tapti naujos kartos spintronikos pagrindu. Kadangi procesui nereikia elektros srovės, galima kurti dar efektyvesnius įrenginius, taupančius energiją. Galbūt chiralumas ir magnetizmas yra daug glaudžiau susiję, nei iki šiol manėme, o šis atradimas žymi naują žingsnį fizikos istorijoje.
