2026年6月11日——德国波鸿市的一个研究团队有了一个意想不到的发现：光可以减缓纳米世界中的运动。这是由于量子摩擦所致，而这一现象迄今为止人们对其了解甚少。

人们通常认为光会使粒子升温或使其运动。然而，德国波鸿鲁尔大学的一个跨学科团队现在证明了相反的情况。在水溶液中，荧光碳纳米管一旦被光照射，其运动速度就会显著减慢。在此过程中，扩散常数随光强度降低，这一效应与固体中的电子与液体分子之间的直接耦合有关。Sebastian Kruss、Marialore Sulpizi 和 Martina Havenith 领导的研究团队在2026年6月10日的《自然》科学期刊上描述了这一迄今为止未知的现象。Kruss 表示：“这一光致量子摩擦的发现从根本上改变了我们对界面过程的理解。”

实验：光作为无形的制动器

实验中使用的纳米管由碳网构成，其直径比人类头发丝细十万倍。当受到可见光照射时，它们会发出荧光。

团队在显微镜下观察纳米管的运动。一旦纳米管被光激发，它们的运动行为就好像周围的水突然变得更加黏稠。“我们的实验表明，当我们增加光强度时，扩散会减慢，”物理化学教授 Kruss 说道。“令人着迷的是，当我们在纳米管中通过缺陷减慢导致荧光的电子激发（即激子）时，这种效应完全消失。这意味着正是激子沿纳米管的迁移率与周围环境直接交换，从而产生了这种减速效应。”

理论：理解动量传递

为了理解纳米管内部的激子如何能够减缓整个物体在水中的运动，需要进行数值计算。为此，团队使用原子尺度模拟来使界面上的过程可视化。“通过这样做，我们得以证明纳米管中激子的波动偶极矩直接与水分子的集体运动耦合，”理论物理学教授 Marialore Sulpizi 解释道。“发生了一个微小但可测量的动量传递。对于被照射的纳米管，水并不是一个平滑的介质，而是表面存在阻力，从而减缓了运动。”

光谱学：水作为活跃的参与者

波鸿卓越集群 RESOLV（鲁尔探索溶解）研究的关键主题之一就是水不仅仅是一种被动的溶剂。通过使用太赫兹光谱学，团队实验性地证明了纳米管与水之间的直接耦合。

“通过太赫兹光谱学，我们能够确定在纳米管电子态被激发后，摩擦和能量耗散到水中的过程是如何实时发生的，”RESOLV 发言人 Martina Havenith 教授表示。“这是一个教科书式的例子，展示了与环境的溶剂相互作用如何主导像摩擦这样的物理性质。我们通过固体中的电子激发来控制与液体界面的摩擦，这一知识为材料科学和纳米技术打开了全新的领域。”

光致量子摩擦的发现表明，固体与液体之间的界面在纳米层级上变得模糊。通过光来控制这种摩擦，为需要在极小尺度上精确调控运输过程的应用提供了潜力。