Gnidningen med friktion:Forskere afslører nye friktionsregler på mikroskopisk niveau

Her er gnidningen med friktion - videnskabsmænd ved ikke rigtig, hvordan det virker. Jo da, mennesker har udnyttet friktionskraften, siden de gned to pinde sammen for at bygge den første ild, men friktionens fysik forbliver stort set i mørket.

I et nyt blad i Naturmaterialer , Professor Zvonomir Dogic ved Brandeis Universitet og hans laboratorium udforskede friktion på mikroskopisk niveau. De opdagede, at den kraft, der genererer friktion, er meget stærkere end tidligere antaget. Opdagelsen er et vigtigt skridt mod at forstå fysikken i den cellulære og molekylære verden og designe den næste generation af mikroskopiske og nanoteknologier.

Forskningen blev udført som en del af Brandeis University Materials Research Science and Engineering Center.

Dogic og hans team fokuserede på friktionskræfterne af aktinfilamenter, essentielle cellulære byggesten, der er ansvarlige for mange biologiske funktioner, herunder muskelsammentrækning, cellebevægelse og celledeling. Alle disse processer kræver, at filamenter bevæger sig og glider mod hinanden, generere friktion. Forskere antog, at disse bevægelsers friktionskræfter var minimale, virker mere som svagere hydrodynamisk friktion – som at trække en genstand gennem vand – end den større faste friktion – der skubber en genstand hen over et skrivebord.

Men Dogic og hans team observerede det modsatte. De udviklede en ny teknik til at måle friktion, og da de trak to aktinfilamenter mod hinanden, de observerede friktionskræfter næsten 1, 000 gange større end forventet - tættere på fast friktion end hydrodynamisk friktion.

Dette skyldes, delvis, til interfilamentinteraktion. Forestil dig filamenter som to perlestrenge, den ene oven på den anden, trukket i modsatte retninger. Når strengene bevæger sig, perlerne skal gå op og over deres modstykker på den modsatte streng, skabe endnu mere friktion. Ved at observere denne interfilament-interaktion, Dogic og hans team var i stand til at måle friktionskræfterne og justere dem, ændring af kræfterne til at omfatte mere eller mindre friktion.

"Før denne forskning, vi havde ikke en god måde at kontrollere eller forstå friktion på, " siger Dogic. "Vi har stadig meget mere at forstå, men nu, en af ​​vores ældste videnskaber bliver mindre uigennemsigtig."