چالش‌های قوانین اصطکاک آمونتونس در مقیاس نانو

نتایج یافته‌های پژوهشگران دانشگاه بریستول که در نشریه ACS Nano به چاپ رسیده، نشان می‌دهد که قوانین اصطکاک آمونتونس در مورد سطوح دارای الگوی نانومقیاس صادق نیست.
طی سال‌های اخیر استفاده از سطوح دارای الگوهای نانوساختار در ادوات مختلف افزایش یافته ‌است، به طوری که شکل هندسی و نوع الگوهای موجود در سطوح، موجب بروز رفتار یا ویژگی خاصی در سطح می‌شود. بنابراین درک رفتار این الگوهای موجود در سطح اهمیت زیادی دارد.
برای مطالعه اصطکاک، محققان از مفاهیم و قوانین ارائه شده توسط گوسلوم آمونتونس استفاده کردند. آمونتونس فیزیک‌دان مشهور فرانسوی است که در سال 1699 مفهوم ضریب اصطکاک را ارائه کرد. ضریب اصطکاک رابطه‌ای میان نیروی اعمال شده روی سطح و اصطکاک ایجاد شده‌است. از این مفهوم برای توضیح رفتار حرکت اجسام روی سطح استفاده می‌شود.
از نواختن ویولن تا بروز زمین‌لرزه، رفتار اصطکاکی اجسام، پدیده‌ای رایج در دنیای ماکروسکوپی است. با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) محققان دانشگاه بریستول به مطالعه رفتار حرکتی اجسام در مقیاس نانو پرداختند. نتایج نشان داد که میان دامنه نوسان و نیروی اعمال شده یک رابطه خطی وجود دارد که به‌عنوان ضریب دامنه لغزش (SSAC) تعریف می‌شود.
دانشمندان دریافتند که با استفاده از قوانین آمونتونس نمی‌توان پدیده اصطکاک در مقیاس نانو را به طور کامل توضیح داد و باید پارامترهای دیگری نظیر SSAC و دامنه نوسان نیز به این سیستم اضافه شود.
بخشی از این تحقیقات توسط دانشگاه بریستول حمایت شده و قسمتی از آن نیز توسط دو گروه تحقیقاتی از دانشگاه باث و موسسه سلطنتی استکهلم انجام شده‌است.
نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای با عنوان Sustained Frictional Instabilities on Nanodomed Surfaces: Stick–Slip Amplitude Coefficient در نشریهACS Nano به چاپ رسیده است.