Menulis ulang hukum fisika

Sebuah makalah baru yang revolusioner dari Universitas Oxford di bidang Nanoteknologi Alam diterbitkan hari ini yang menantang salah satu pemahaman mendasar kita tentang bagaimana segala sesuatu harus bekerja di bidang elektromagnetisme – gagasan bahwa muatan yang sejenis harus saling tolak menolak sementara muatan yang berlawanan akan tarik menarik. Phys.org memiliki ulasan makalah yang lebih mudah dibaca:

Bukan hanya hal-hal yang berlawanan saja yang menarik: Sebuah studi baru menunjukkan bahwa partikel-partikel bermuatan serupa dapat bersatu

“Muatan yang berlawanan tarik-menarik, sama seperti muatan yang tolak-menolak” adalah prinsip dasar fisika dasar. Namun sebuah studi baru dari Universitas Oxford, yang diterbitkan hari ini di Nanoteknologi Alam, menunjukkan bahwa partikel bermuatan serupa dalam larutan sebenarnya dapat saling tarik menarik dalam jarak yang jauh. Yang mengejutkan, tim menemukan bahwa efeknya memang demikian berbeda untuk partikel bermuatan positif dan negatif, tergantung pada pelarutnya.

Selain menjungkirbalikkan kebijaksanaan konvensional, hasil ini memiliki implikasi langsung terhadap serangkaian proses yang melibatkan interaksi antarpartikel dan antarmolekul pada berbagai skala panjang, termasuk perakitan sendiri, kristalisasi, dan pemisahan fasa.

Sebuah tim peneliti dari Departemen Kimia Oxford menemukan bahwa partikel bermuatan negatif tertarik pada jarak yang jauh sementara partikel bermuatan positif ditolak, sedangkan hal sebaliknya terjadi pada pelarut seperti alkohol. Temuan ini mengejutkan karena tampaknya bertentangan dengan prinsip elektromagnetik sentral bahwa gaya antara muatan bertanda sama bersifat tolak menolak pada semua jarak.

…

Dengan menggunakan teori interaksi antarpartikel, yang memperhitungkan struktur pelarut pada antarmuka, tim menemukan bahwa untuk partikel bermuatan negatif dalam air, terdapat gaya tarik menarik yang mengatasi tolakan elektrostatik pada jarak yang besar, sehingga mengarah pada pembentukan cluster. . Untuk partikel bermuatan positif dalam air, interaksi yang didorong oleh pelarut ini selalu bersifat tolak menolak dan tidak ada gugus yang terbentuk.

Efek ini ternyata bergantung pada pH; tim mampu mengontrol pembentukan (atau tidak) cluster partikel bermuatan negatif dengan mengubah pH. Terlepas dari pH, partikel bermuatan positif tidak membentuk kelompok.

Tentu saja, tim bertanya-tanya apakah efek pada partikel bermuatan dapat berubah sehingga partikel bermuatan positif akan membentuk cluster dan partikel bermuatan negatif tidak. Dengan mengubah pelarut menjadi alkohol seperti etanol, yang memiliki perilaku antarmuka berbeda dari air, inilah yang mereka amati: Partikel silika teraminasi yang bermuatan positif membentuk kelompok heksagonal, sedangkan silika yang bermuatan negatif tidak.

Menurut para peneliti, penelitian ini menyiratkan kalibrasi ulang mendasar dalam pemahaman yang akan mempengaruhi cara kita berpikir tentang proses yang berbeda seperti stabilitas produk farmasi dan bahan kimia murni atau kelainan patologis yang terkait dengan agregasi molekul pada penyakit manusia. Temuan baru ini juga memberikan bukti kemampuan untuk menyelidiki sifat potensial listrik antarmuka yang diinduksi pelarut, seperti tanda dan besarnya, yang sebelumnya dianggap tidak dapat diukur.