論文の概要: Light-induced quantum friction of carbon nanotubes in water

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.12580v1
• Date: Sun, 16 Mar 2025 17:22:30 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-18 14:56:57.988697
• Title: Light-induced quantum friction of carbon nanotubes in water
• Title（参考訳）: 水中におけるカーボンナノチューブの光誘起量子摩擦
• Authors: Tanuja Kistwal, Krishan Kanhaiya, Adrian Buchmann, Chen Ma, Jana Nikolic, Julia Ackermann, Phillip Galonska, Sanjana S. Nalige, Martina Havenith, Marialore Sulpizi, Sebastian Kruss,
• Abstract要約: 量子摩擦は、物質中の電子的に励起された状態から周囲の溶媒へのエネルギーと運動量の移動を表す。 近赤外(NIR)蛍光単層カーボンナノチューブ(SWCNT)が水中に量子摩擦を示すことを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.2305524156835466
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum friction describes the transfer of energy and momentum from electronically excited states in a material to a surrounding solvent. Here, we show that near-infrared (NIR) fluorescent single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) exhibit quantum friction in water. The diffusion constants of functionalized SWCNTs in aqueous solution decrease linearly by around 50 % with increasing excitation power. In contrast, SWCNTs with quantum defects that localize excitons show no power-dependent diffusion. Chemical manipulation of exciton concentration by molecules that increase or decrease SWCNT fluorescence also modulate the diffusion constant by a factor of up to 2. Additionally, excitons increase the macroscopic viscosity of SWCNT solutions. Optical pump Terahertz (THz) probe spectroscopy reveals transient absorption features of water (37 /cm and above 80 /cm), indicating energy dissipation into translational modes of its hydrogen bond network. Molecular dynamics simulations further support a mechanism in which exciton-induced dipoles enhance frictional forces. These findings establish that excitons in SWCNTs induce quantum friction in water.
• Abstract（参考訳）: 量子摩擦は、物質中の電子的に励起された状態から周囲の溶媒へのエネルギーと運動量の移動を表す。 ここでは、近赤外線(NIR)蛍光単層カーボンナノチューブ(SWCNT)が水中に量子摩擦を示すことを示す。 機能化SWCNTの水溶液中での拡散定数は励起力の増加とともに約50%減少する。 対照的に、励起子を局在させる量子欠陥を持つSWCNTは、電力依存性の拡散を示さない。 SWCNT蛍光を増減する分子によるエキシトン濃度の化学的操作もまた、拡散定数を最大2。 さらに、エクシトンはSWCNT溶液のマクロ粘度を増加させる。 光ポンプ・テラヘルツ (THz) プローブ分光法は、水(37/cm以上80/cm以上)の過渡吸収特性を明らかにし、水素結合ネットワークの翻訳モードへのエネルギー散逸を示す。 分子動力学シミュレーションは、励起子誘起双極子が摩擦力を増強するメカニズムをさらに支持する。 これらの結果から、SWCNTの励起子は水中で量子摩擦を引き起こすことが判明した。

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