مهندسين گروه پژوهشي دانشگاه ويسكونسين- ماديسون تلاش فكري بسياري براي فهم پديده اصطكاك در مقياس بسيار كوچك انجام داده‌اند.

اصطكاك نيرويي است كه در هركاربردي كه در آن اجزاي متحرك با يكديگر در تماس باشند، ظاهر مي‌گردد. هر چه سطح تماس بيشتر باشد، اين نيرو نيز قوي‌تر خواهد بود. در مقياس نانومتري، اصطكاك مي‌تواند منجر به آسيب‌ ديدن ابزارهاي كوچكي كه تنها از چند اتم يا مولكول ساخته شده‌اند، بشود. با توجه به زياد بودن نسبت سطح به حجم در نانومواد چنين موادي بطور ويژه در معرض نيروي اصطكاك قرار دارند.

شبيه‌سازي رايانه‌اي برای بررسی ديدگاه جديد اصطكاك در مقياس نانو.

اما پژوهشگران براي توضيح پديده اصطكاك در چنين مقياس‌هاي كوچكي، دچار مشكل هستند، زيرا تئوري‌هاي موجود با رفتار واقعي نانومواد سازگاري ندارند. اين گروه پژوهشي توانستند با استفاده از شبيه‌سازي رايانه‌اي اثبات كنند كه اصطكاك در مقياس اتمي رفتاري مشابه با اصطكاك توليدشده بين اجسام بزرگ از خود نشان مي‌دهد.

تئوري‌هاي فعلي اصطكاك در مقياس نانومتري بر اين نظريه استوار شده‌اند كه سطوح نانومتري صاف هستند. اما در حقيقت اين سطوح مشابه سلسله كوه‌هايي هستند كه هر قله نشان‌دهنده يك اتم يا مولكول مي‌باشد.

در شبيه‌سازي‌هاي رايانه‌اي گروه پژوهشي دانشگاه ويسكونسين- ماديسون، مواد در مقياس نانومتري به عنوان مجموعه‌اي از اتم‌ها در نظر گرفته شده و موقعيت‌ها و بر‌هم‌كنش‌هاي آنها در سرتاسر فرآيند لغزيدن مورد بررسي قرار مي‌گيرد. ايزابل اسلوفاركسا از دانشگاه ويسكونسين- ماديسون مي‌گويد: ما براي اولين بار اصطكاك را در اندازه‌هايي كه بسيار نزديك و مشابه آزمايش‌هاي واقعي بوده و با برقراري دقت اتمي و برهم‌كنش‌هاي حقيقي بين اتم‌ها مدل كرده‌ايم.

اين گروه، قوانين ساده‌اي از اصطكاك در مقياس نانومتري را كشف كردند. آنها متوجه شدند كه اصطكاك با تعداد اتم‌هايي كه بين دو سطح نانومقياس با يكديگر برهم‌كنش دارند، متناسب است. شبيه‌سازي‌هاي اين پژوهشگران نشان دادند كه بر خلاف آنچه كه در گذشته تصور مي‌شد، در مقياس نانومتري موادي كه با هم تماس دارند بيشتر مشابه دو جسم بزرگ زبر كه بر روي يكديگر سائيده مي‌شوند هستند نه دو سطح كاملاً صاف.

نتايج اين تحقيق در مجله‌ي Nature منتشر شده‌است.

منبع:http://nano.ir/newstext.php?Code=5861