За разлика от човешките взаимоотношения, във физиката на частиците стриктно се спазва повелята "сходствата се отблъскват, противоположностите се привличат". По същия начин, по който еднаквите полюси на два магнита отказват да се докоснат, отрицателните и положителните заряди изпитват всеобщо отвращение към собствената си компания.

И все пак химици от Оксфордския университет откриват, че любовта винаги ще намери начин. Дори между частици с еднакъв заряд.

"Не спирам да се впечатлявам от начина, по който тези частици се привличат, при все че съм го виждал хиляди пъти“, казва водещият автор на изследването Сида Уанг.

Ако поставите няколко електрона в пълен вакуум, те ще започнат да се отблъскват един от друг със сила, описана от закона на Кулон. По същия начин протоните в празното пространство също ще бъдат принудени да се раздалечат един от друг по силата на общите си положителни заряди.

От друга страна, разбъркайте ги с частици, в които преобладават различни заряди, и „любовта“ между тях ще разцъфне. Всъщност буквално - химията не би била същата без закона на Кулон, който движи сапунените драми на атомните любовни триъгълници.

За да се опростят нещата, химиците приемат, че този закон важи както за заредените частици, плуващи в разтвор, така и за същите частици във вакуум. Уанг и екипът му обмислят възможността правилата да не са толкова прости, когато става въпрос за разтворител.

В редица експерименти, базирани на частици силициев диоксид в различни видове разтвори, изследователите измерват фактори като киселинност и молекулярна структура на разтворителя, за да определят силата на взаимодействията между частиците. С помощта на оптичен микроскоп те изчисляват и разпределенията на плътността на частиците.

Въз основа на наблюденията им станало ясно, че отрицателно заредените частици силициев диоксид в разтвори на водна основа не се отблъскват едни от други, както би станало в идеално, празно пространство. Напротив - всъщност се сближават.

Възможно обяснение може да бъде намерено в изследванията на рН на разтвора, което влияе на силата на привличане при промяна от относително кисело 4 до по-скоро основно 10.

Странното е, че частиците от силициев диоксид, които са коригирани, за да имат положителен заряд, изобщо не се държат по този начин, поне не във водни разтвори. По-нататъшните експерименти с използване на алкохол като разтворител обаче предоставят отлична възможност положително заредените частици да се сближат.

Тези новооткрити сили на привличане се наблюдават на големи разстояния и се неутрализират от очакваното отблъскване на по-къси разстояния.

Макар че взаимодействията между частиците и разтворителя са сложни, ясно е, че те са достатъчно значими, за да надделеят над постоянно присъстващите сили на Кулон, които обикновено раздалечават частици, доминирани от един и същи заряд.

В това, което изследователите наричат "електросолвационна сила", структурата на разтвора и неговите собствени заредени компоненти взаимодействат с повърхностите на суспендираните частици по начин, който създава нетна притегателна сила, привличаща силициевия диоксид на едно място въпреки всичко.

Откритията биха могли да имат значителни последици в почти всяка област на науката, в която движението на заредени частици в разтвор е важно, като потенциално могат да допринесат за напредък във всички области - от разработването на фармацевтични продукти до разбирането на болестите и проектирането на нови видове нанотехнологии.

"Еднакво заредените молекули в разтвора всъщност могат да изпитват контраинтуитивно силно и далечно привличане, дори при физиологични условия", заключават Уанг и колегите му.

На фона на всичко това спокойно можем да заключим, че човешките романтични отношения всъщност не са чак толкова сложно нещо, колкото изглежда на пръв поглед.

Изследването е публикувано в Nature Nanotechnology.

Източник: Science Alert