Hvad hvis nanoverdenen glider:En ny undersøgelse for bedre at forstå, hvordan friktion virker

En undersøgelse offentliggjort af Andrea Vanossi, Nicola Manini og Erio Tosatti - tre SISSA-forskere - i PNAS ( Procedurer fra National Academy of Sciences ) giver et nyt værktøj til bedre at forstå, hvordan glidende friktion fungerer i nanoribologi, gennem kolloide krystaller.

Ved teoretisk at studere disse systemer af ladede mikropartikler, forskere er i stand til at analysere friktionskræfter gennem simuleringer af molekylær dynamik med nøjagtighed, der aldrig er oplevet før.

"Der er flere og meget konkrete muligheder", sagde Andrea Vanossi, et af medlemmerne af forskergruppen. "Tænk bare på den konstante miniaturisering af højteknologiske komponenter og på alle de forskellige nanoteknologisektorer:Hvis vi forstår, hvordan friktion fungerer på disse niveauer, vi vil være i stand til at skabe endnu mere effektive molekylære motorer eller funktionelle mikrosystemer".

Kolloider er en del af vores hverdag (f.eks. mælk, asfalt eller røg), og de adskiller sig efter tilstanden af ​​det dispergerede og dispergerende stof (væske, fast eller gasformig).

Simuleringerne er udført af SISSA i samarbejde med ICTP, Institut for Fysik i Milano og CNR-IOM Institute for Materials Manufacturing, og de gjorde det muligt at forstå, hvad der sker, når et kolloidt monolag glider mod et optisk sigtemiddel, der modificerer nogle parametre såsom overfladekorrugering, afdriftshastighed eller kontaktgeometri.

Forskningsmetoden er også noget nyt. Inden denne simulering blev udført, kun nogle nylige eksperimenter udført i Tyskland forsøgte for første gang at beskrive adfærden af ​​individuelle partikler af et kolloid under friktionsforhold, men aldrig på en så præcis måde.

Mere i detaljer, forskere foreslår også en måde at direkte udvinde den energi, der går tabt i friktion, ved at bruge kolloidens glidende data. "Denne undersøgelse er innovativ, også fordi den vil gøre det muligt at forudsige de forskellige regimer af statisk friktion realiseret i henhold til tætheden af ​​kolloider og styrken af ​​det optiske sigtemiddel", tilføjede Erio Tosatti, et andet medlem af forskningsgruppen. "Alt dette lader os antage, at krystallinske faste overflader vil virke på lignende måde. Vi har aldrig været i stand til at lave en sådan hypotese før".

Denne undersøgelse vil åbne vejen for nye systemer til at udforske kompleksiteten af ​​lignende begivenheder, måske i mikroskopisk skala.