Один из фундаментальных законов физики гласит, что частицы с противоположными зарядами притягиваются, а с одинаковыми - отталкиваются. Однако ученые из Оксфорда опровергли это правило, показав, что при определенных условиях частицы с одинаковым зарядом могут притягиваться друг к другу.
Исключение из правила
Заряд частицы влияет на ее взаимодействие с другими частицами. Частицы с противоположными зарядами притягиваются, а с одинаковыми - отталкиваются. Эта сила, известная как закон Кулона, зависит от величины заряда и расстояния между частицами.
Однако новое исследование выявило исключения из этого правила. Оказалось, что в определенных растворах заряженные частицы могут притягиваться друг к другу, даже на относительно больших расстояниях. Более того, поведение частиц с положительным и отрицательным зарядом различается в зависимости от раствора.
В ходе исследования ученые поместили отрицательно заряженные микрочастицы кремния в воду и обнаружили, что при определенной кислотности (pH) они могут притягиваться друг к другу, образуя структуры в форме шестигранников. Это противоречит основному принципу электромагнетизма, согласно которому частицы с одинаковым зарядом должны отталкиваться на любом расстоянии. Однако, используя теорию, учитывающую структуру растворителя, ученые обнаружили новую силу притяжения, способную преодолеть электростатическое отталкивание.
Однако для положительно заряженных аминированных частиц кремния такого эффекта не наблюдалось. В воде, независимо от pH, они по-прежнему отталкивались друг от друга. Ученые решили проверить, можно ли изменить это поведение, и обнаружили, что при использовании другого растворителя - спирта, положительно заряженные частицы объединяются, в то время как отрицательно заряженные по-прежнему отталкиваются.
Это открытие может заставить пересмотреть представления науки о взаимодействии частиц и найти применение в практической химии, например, для процессов самосборки, кристаллизации и разделения фаз.
Исследование опубликовано в журнале Nature Nanotechnology.
