Kontrol af friktionsniveauer gennem on/off påføring af laserlys

En forskningsgruppe fra National Institute for Materials Science (NIMS) opdagede, at mængden af ​​friktionskraft mellem organiske molekyler og et safirsubstrat i et vakuum kan ændres gentagne gange ved at starte og stoppe laserlysbestråling.

En NIMS -forskningsgruppe ledet af Masahiro Goto, Kærlig chefforsker, Center for Grøn Forskning om Energi og Miljømaterialer, og Michiko Sasaki, postdoktor, Center for materialeforskning ved informationsintegration (i øjeblikket en postdoktor ved University of Tokyo) opdagede, at mængden af ​​friktionskraft mellem organiske molekyler og et safirsubstrat i et vakuum kan ændres gentagne gange ved at starte og stoppe laserlysbestråling. Denne opdagelse kan potentielt føre til udvikling af teknologi, der gør det muligt at kontrollere bevægelsen af ​​mikromaskiner og andre små drivdele.

Ydeevnen for mikromaskiner - brugt som bevægelige komponenter i små enheder som accelerationssensorer og gyroskoper - påvirkes i høj grad af vedhæftningskraft (den attraktive kraft mellem to eller flere materialer, der klæber til hinanden). Adhæsionskraft i en mikromaskine øger friktionskraften. Da øget friktionskraft alvorligt hindrer bevægelse af bevægelige komponenter, det er nødvendigt at opretholde et lavt vedhæftningskraftniveau. Ud over, hvis friktionskraftens niveau kan kontrolleres, det kan være muligt at kontrollere bevægelsen af ​​mikromaskiner, hvilket fører til udvidelse af deres brug og forbedring af deres funktioner. Der blev tidligere henledt stor opmærksomhed på teknikker, der muliggør siliciumbaserede materialer, et stort mikromaskinemateriale, skal belægges med diamantlignende kulstof, selvmonterede enkeltlag, eller fluorholdige organiske film for at reducere friktionskraften og derved forbedre bevægelsen af ​​mikromaskiner. Imidlertid, det var svært at kontrollere friktionskoefficienter for to tilstødende dele ved at belægge dem, fordi koefficienterne hovedsageligt bestemmes af de materialer, der anvendes i disse dele.

Forskningsgruppen opfandt en helt ny metode til at kontrollere friktionskraft mellem materialer ved hjælp af lysbestråling. Specifikt, gruppen bestrålede et lokaliseret område af en cantilever overtrukket med organiske molekyler med laserlys og observerede, at friktionskraften mellem den coatede cantilever og et safirsubstrat steg med 15% ved hjælp af en scanningsprobemikroskopisk teknik kendt som friktionskrafttilstand. I øvrigt, gruppen var i stand til at øge og reducere friktionskraften gentagne gange ved at tænde og slukke laserlyset.

Disse fund kan føre til udvikling af teknikker til at kontrollere bevægelsen af ​​mikromaskiner og bidrage til identifikationen af ​​grundlæggende friktionsmekanisme. Mens kontrol af friktionskraft af lys på nano -niveau blev opnået i denne undersøgelse, teknikken kan også være anvendelig til kontrol af friktionsfænomener på makroniveau.