Variering af atomers glidende egenskaber på en overflade

Det er muligt at variere (selv dramatisk) atomernes glidende egenskaber på en overflade ved at ændre størrelsen og "komprimeringen" af deres aggregater:en eksperimentel og teoretisk undersøgelse udført i samarbejde med SISSA, Istituto Officina dei Materiali fra CNR (Iom-Cnr-Democritos), ICTP i Trieste, universitetet i Padova, Universitetet i Modena og Reggio Emilia, og Istituto Nanoscienze af CNR (Nano-Cnr) i Modena, er netop blevet offentliggjort i Natur nanoteknologi .

(Nano)øer, der glider frit på et hav af kobber, men når de bliver for store (og for tætte), ender de med at sidde fast:det opsummerer fint systemet, der er undersøgt i en undersøgelse, der netop er offentliggjort i Natur nanoteknologi . "Vi kan pludselig skifte fra en tilstand af supersmøreevne til en tilstand med ekstrem høj friktion ved at variere nogle parametre i det system, der undersøges. I denne undersøgelse, vi brugte atomer af ædelgassen xenon bundet til hinanden for at danne todimensionelle øer, aflejret på en kobberoverflade (Cu 111). Ved lave temperaturer glider disse tilslag næsten uden friktion, " forklarer Giampaolo Mistura fra University of Padua. "Vi øgede størrelsen af ​​øerne ved at tilføje xenon-atomer, og indtil hele den tilgængelige overflade var dækket, faldt friktionen gradvist. I stedet, da den tilgængelige plads løb tør og tilføjelsen af ​​atomer fik øerne til at komprimere, så så vi en exceptionel stigning i friktion."

Undersøgelsen var opdelt i en eksperimentel del (hovedsageligt udført af University of Padua og Nano-Cnr/University of Modena og Reggio Emilia) og en teoretisk del (baseret på computermodeller og simuleringer) udført af SISSA/Iom-Cnr-Democritos /ICTP. "For at forstå, hvad der sker, når øerne er komprimeret, vi er nødt til at værdsætte begrebet "grænseflade commensurability", " forklarer Roberto Guerra, forsker ved International School for Advanced Studies (SISSA) i Trieste og blandt forfatterne til undersøgelsen. "Vi kan tænke på det system, vi studerede, som et, der består af legoklodser. Kobbersubstratet er som en vandret samling af klodser og xenonøerne som enkelte løse klodser, " kommenterer Guido Paolicelli fra CNR Nanoscience Institute. "Hvis substratet og øerne består af forskellige mursten (med hensyn til bredde og afstand mellem tappene), øerne vil aldrig sætte sig fast på underlaget. Denne situation gengiver vores system ved temperaturer lidt over det absolutte nulpunkt, hvor vi observerer en tilstand af supersmøreevne med praktisk talt ingen friktion. Imidlertid, stigningen i overfladen af ​​øerne og den resulterende komprimering af materialet får øerne til at stå i forhold til underlaget – ligesom legoklodser, der har samme stigning – og når det sker, sætter de sig pludselig fast."

Undersøgelsen er den første til at demonstrere, at det er muligt dramatisk at variere nanoobjekters glidende egenskaber. "Vi kan forestille os en række applikationer til dette, " slutter Guerra. "F.eks. nanolejer kunne udvikles, under visse betingelser, er i stand til at blokere deres bevægelse, på en fuldstændig reversibel måde."