我们都知道，当两个物体有相对运动时，它们之间会有摩擦⼒，这种⼒会消耗能量并使物体减速。但是，如果两个物体之间没有接触呢？它们之间还会有摩擦⼒吗？答案是肯定的，这种⼒就是真空摩擦⼒。真空摩擦⼒是⼀种量⼦效应，它源于真空中存在的电磁场涨落。这些涨落是由量⼦不确定性导致的，它们不断地在虚空中产⽣和湮灭。当⼀个物体运动时，它会扰动周围的真空涨落，并向外辐射电磁波。
如果另⼀个物体靠近它，那么它就会感受到这些辐射，并对其产⽣反作⽤⼒。这个反作⽤⼒就是真空摩擦⼒，它总是与物体的运动⽅向相反。真空摩擦⼒⾮常微弱，在⽇常⽣活中很难观察到。但是，在纳⽶尺度上，它可能变得重要，并影响纳⽶机器或量⼦信息处理等应⽤。因此，理解和控制真空摩擦⼒是⼀个有趣⽽有挑战性的课题。
那么，真空摩擦⼒是否总是减速物体呢？是否有可能存在⼀种与运动⽅向相同的真空摩擦⼒呢？这就是负真空摩擦⼒。
负真空摩擦⼒并不违反物理定律，只要满⾜能量和动量守恒就可以。为了实现负真空摩擦⼒，我们需要⼀个特殊的系统，它可以将真空涨落转化为其他形式的能量，并将其传递给另⼀个物体。这样，就可以使⼀个物体加速⽽不是减速。具体来说，我们考虑如下图所示的系统：这个系统由⼀个旋转的硅球和⼀个覆盖了⽯墨烯的介质基底组成，它们之间有⼀定的距离。当硅球旋转时，它会激发真空涨落，并向外辐射太赫兹电磁波。
这些电磁波会在⽯墨烯上激发表⾯等离激元，这是⼀种由电⼦和正空⽳组成的准粒⼦。表⾯等离激元会沿着⽯墨烯表⾯传播，并与电磁波相互作⽤。如果⽯墨烯处于正常状态，那么表⾯等离激元会逐渐衰减，并向基底传递能量。这样，基底就会向前反冲，给硅球施加⼀个与其旋转⽅向相反的⼒，这就是正常的真空摩擦⼒。但是，如果⽯墨烯处于增益状态，那么表⾯等离激元就会加速传播，并从基底吸收能量。
这样，基底就会向后反冲，给硅球施加⼀个与其旋转⽅向相同的⼒，这就是负真空摩擦⼒。
负真空摩擦⼒的⼤⼩取决于⼏个因素，包括硅球和基底之间的距离、温度、基底的介电常数和⽯墨烯的准费⽶能级。负真空摩擦⼒随着距离的增加⽽减⼩，随着温度的增加⽽增⼤，随着基底介电常数的增加⽽增⼤，随着准费⽶能级的增加⽽增⼤。当距离为100纳⽶、温度为300开尔⽂、基底介电常数为4、准费⽶能级为1.5电⼦伏时，负真空摩擦⼒产⽣的⼒矩可以达到10^-16 ⽜顿·⽶。
负真空摩擦⼒有什么⽤呢？
⼀种可能的应⽤是⽤它来驱动纳⽶球达到超⾼旋转速度。如果我们忽略其他因素，那么纳⽶球的⻆速度将满⾜以下⽅程：dω/dt=τ/I，其中ω是⻆速度，τ是负真空摩擦⼒产⽣的扭矩，I是纳⽶球的转动惯量。如果我们假设纳⽶球的半径为100纳⽶，密度为2000千克/⽴⽅⽶，那么它的转动惯量约为10?2? 千克·⽶2。如果我们⽤前⾯的参数计算负真空摩擦⼒的扭矩，那么我们可以得到纳⽶球的⻆加速度为10亿弧度每平⽅秒！
如果没有其他阻⼒，那么纳⽶球将在⼀秒内达到⾮常⾼的转速。当然，这是⼀个理想化的情况，实际上还有其他因素会影响纳⽶球的旋转，⽐如周围空⽓的阻⼒、⽯墨烯的损耗、真空涨落的随机性等。但是，即使考虑这些因素，负真空摩擦⼒仍然可以使纳⽶球达到很⾼的旋转速度。科学家估计，在实际条件下，负真空摩擦⼒可以使纳⽶球达到每分钟⼏千万转的速度。
这样⾼速旋转的纳⽶球可能有⼀些有趣的应⽤，⽐如⽤于精密测量、纳⽶机械或量⼦信息处理等领域。当然，要实现这种效果，还需要解决⼀些技术难题，⽐如如何制备和操控纳⽶球、如何泵浦和调节⽯墨烯、如何测量和控制真空涨落等。