Если растворить в соленой воде мельчайшие частицы золотых хлопьев и нанести каплю этой жидкости на покрытую золотом стеклянную пластину, то под микроскопом будет видно, что хлопья притягиваются к поверхности, но останавливаются на расстоянии 100-200 нм, формируя заполненные жидкостью зазоры. Эти наноскопические зазоры работают как миниатюрные световые камеры. Свет от галогенной лампы отражается внутри них, создавая цвета, которые видны посредством спектрометра. На мониторе можно видеть, как хлопья переливаются красными и зелеными оттенками на золотисто-желтом фоне.

Наблюдая за светом, попавшим в полости, можно исследовать баланс между двумя противоборствующими силами — той, которая сближает хлопья, и той, которая удерживает их на расстоянии. В основе метода — эффект Казимира, который притягивает хлопья друг к другу и к поверхности, и электростатические силы солевого раствора, которые предотвращают полное слипание. Именно баланс этих сил создает самоорганизующиеся резонаторы, делающие измерения возможными.

«Мы видим, как фундаментальные силы природы взаимодействуют друг с другом. Нам не нужно вмешиваться в процесс, мы просто отслеживаем естественные движения хлопьев», — объяснила Михаэла Гошкова, первый автор статьи, вышедшей в журнале PNAS. Кроме того, авторы подчеркивают простоту метода, основанного исключительно на движении золотых частиц и взаимодействии света с веществом, пишет Scitech Daily.

Авторы исследования опирались на предыдущую работу группы ученых из Технологического университета в Чалмерсе: четыре года назад она показала возможность создания самоорганизующегося резонатора из нескольких хлопьев золота. Теперь метод превратился в универсальную платформу для изучения наноразмерных сил.

Разработка имеет практические применения в медицине и промышленности: понимание поведения частиц в жидкостях поможет улучшить доставку лекарств в организме, создать более эффективные биодатчики и системы фильтрации воды. Можно ее использовать и в производстве косметики, где критически важно предотвращать нежелательное слипание компонентов.

Ученым из Японии удалось вырастить новые продолговатые наноструктуры, которые они назвали золотыми квантовыми иглами. Эти напоминающие карандаш образования демонстрируют уникальное квантовое поведение и реагируют на инфракрасный свет, что делает их перспективными инструментами для биомедицинской визуализации и энергетической отрасли.