Detaljeret indblik i friktion:Sådan begynder objekter at glide

Kemikere og fysikere ved University of Amsterdam kaster lys over et afgørende aspekt af friktion:hvordan tingene begynder at glide. Ved hjælp af fluorescensmikroskopi og dedikerede fluorescerende molekyler er de i stand til at lokalisere, hvordan og hvornår friktionen ved kontakten mellem to objekter overvindes og glidning begynder at forekomme. De rapporterer om detaljerne i denne vigtige overgang fra statisk til dynamisk friktion i The Journal of Physical Chemistry Letters .

Friktion er ansvarlig for anslået 25% af verdens energiforbrug. Et af nøglespørgsmålene for stabiliteten af ​​mange systemer er, hvordan og hvornår objekter begynder at glide i forhold til hinanden – tænk på jordskælv eller din fod på jorden. Når to genstande rører hinanden, dannes kontaktområdet af de mange mikroskopiske fremspring af de to grænseflader, der rører og låser sammen. Anvendelse af en forskydningskraft får objekterne til at glide langs hinanden og bryder disse indledende kontakter.

Trækning af en kugle over en glasoverflade

På universitetet i Amsterdam har grupperne af prof. Daniel Bonn (Institute of Physics) og prof. Fred Brouwer (Van 't Hoff Institut for Molekylær Videnskab) et løbende samarbejde om at undersøge friktionsprocessen ned til det mikroskopiske ruhedsniveau . I papiret netop offentliggjort i The Journal of Physical Chemistry Letters de rapporterer om eksperimenter, hvor en kugle trækkes hen over en glasoverflade.

Glasoverfladen er blevet dekoreret med en speciel type molekyler (fluorogene mekanophorer), der begynder at udsende lys (fluorescens), når de er under belastning af forskydningskraften. I det øjeblik denne kraft forsvinder, vender molekylerne tilbage til deres stabile, ikke-fluorescerende form.

Dette giver forskere mulighed for direkte at visualisere og kvantificere den mikroskopiske forskydningskraft ned til det mikroskopiske ruhedsniveau og etablere, hvordan den udvikler sig under overgangen fra den statiske til den bevægelige tilstand. Forskerne finder blandt andet ud af, at lige før glidningen sker, forplanter en glidebølge sig fra kanten mod midten af ​​det makroskopiske kontaktområde. Dette giver mulighed for en kvantitativ og mikroskopisk lokal forståelse af, hvordan overflader begynder at glide.

Glat, når det er vådt:Hvordan virker smøring?