2005年10月12日
一个国际研究小组洛桑综合理工学院Fédérale,德克萨斯大学奥斯丁分校和欧洲分子生物学实验室德国海德堡已经证明，单个粒子的布朗运动行为与爱因斯坦一个世纪前的假设不同。
他们的研究结果将于10月11日在网上公布物理评论快报，提供直接的物理证据来验证描述布朗运动的标准理论的纠正形式。他们的实验在微秒时间尺度和纳米长度尺度上跟踪单个粒子的布朗波动，这标志着首次以如此高的精确度测量悬浮在流体中的单个微米大小的粒子。欧洲杯猜球平台
一百年前，爱因斯坦首次量化了布朗运动，指出悬浮在流体中的粒子的不规则运动是由周围流体中分子的随机热搅动引起的。欧洲杯猜球平台
科学家随后发现，活细胞中的许多基本过程都是由布朗运动驱动的。而且，由于布朗粒子在其周围环境中随机移动，因此它们在纳米尺度上作为探针具有巨大的潜力。研究人员可以通过分析粒子的布朗运动轨迹来获得关于粒子环境的详细信息。欧洲杯猜球平台
EPFL的首席研究员Sylvia Jeney评论道:“当我们继续深入研究无极微小的世界时，彻底理解布朗运动的重要性再怎么强调也不为过。”
研究人员早就知道，当一个粒子比周围的流体分子大得多时，它不会经历爱因斯坦预测的完全随机运动。当粒子通过与周围的粒子碰撞获得动量时，它将取代其附近的流体。欧洲杯猜球平台这将改变流场，流场将由于流体惯性作用于粒子。在这个时间尺度上，粒子自身的惯性也会起作用。但是，在单个粒子的水平上，没有直接的实验证据来支持和量化这些影响。
通过使用一种叫做光子力显微镜的技术，该研究小组已经能够提供这一证据。他们为一个微米大小的粒子构建了一个光学陷阱，并记录了它在微秒时间尺度上的布朗波动。“新的显微镜使我们能够极其精确地测量粒子的位置，”研究小组成员、德克萨斯大学教授恩斯特-路德维希·弗洛林(Ernst-Ludwig Florin)说。
在这种高分辨率下，他们发现粒子从弹道运动过渡到扩散运动所需的时间比经典理论预测的要长。
“这项工作使我们对这一现象的理解上升了一步，为在短时间尺度上发生的动力效应提供了重要的物理证据，”Jeney说。
他们的结果验证了描述布朗运动方程的正确形式，并强调了在非常小的时间尺度上偏离标准理论变得越来越重要的事实。
随着研究人员开发复杂、高分辨率的实验技术来探测纳米世界，布朗运动的这些动力学细节将变得越来越重要。
Jeney博士在2005年8月的瑞士光学和显微镜学会会议上被授予SSOM奖，以表彰她在光子力显微镜方面的工作，这项研究使用的技术。
http://www.epfl.ch/