مهندسین گروه پژوهشی دانشگاه ویسکونسین- مادیسون تلاش فکری بسیاری برای فهم پدیده اصطکاک در مقیاس بسیار کوچک انجام داده‌اند
ایجاد مدل‌هایی برای بررسی دیدگاه جدید اصطکاک در مقیاس نانو
مهندسین گروه پژوهشی دانشگاه ویسکونسین- مادیسون تلاش
فکری بسیاری برای فهم پدیده اصطکاک در مقیاس بسیار کوچک انجام داده‌اند.
اصطکاک نیرویی است که در هرکاربردی که در آن اجزای متحرک با یکدیگر در تماس
باشند، ظاهر می‌گردد. هر چه سطح تماس بیشتر باشد، این نیرو نیز قوی‌تر
خواهد بود. در مقیاس نانومتری، اصطکاک می‌تواند منجر به آسیب دیدن
ابزارهای کوچکی که تنها از چند اتم یا مولکول ساخته شده‌اند، بشود. با توجه
به زیاد بودن نسبت سطح به حجم در نانومواد چنین موادی بطور ویژه در معرض
نیروی اصطکاک قرار دارند.
اما پژوهشگران برای توضیح پدیده اصطکاک در چنین
مقیاس‌های کوچکی، دچار مشکل هستند، زیرا تئوری‌های موجود با رفتار واقعی
نانومواد سازگاری ندارند. این گروه پژوهشی توانستند با استفاده از
شبیه‌سازی رایانه‌ای اثبات کنند که اصطکاک در مقیاس اتمی رفتاری مشابه با
اصطکاک تولیدشده بین اجسام بزرگ از خود نشان می‌دهد.
تئوری‌های فعلی اصطکاک در مقیاس نانومتری بر این نظریه استوار شده‌اند که
سطوح نانومتری صاف هستند. اما در حقیقت این سطوح مشابه سلسله کوه‌هایی
هستند که هر قله نشان‌دهنده یک اتم یا مولکول می‌باشد.
در شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای گروه پژوهشی دانشگاه ویسکونسین- مادیسون، مواد
در مقیاس نانومتری به عنوان مجموعه‌ای از اتم‌ها در نظر گرفته شده و
موقعیت‌ها و برهمکنشهای آنها در سرتاسر فرآیند لغزیدن مورد بررسی قرار
می‌گیرد. ایزابل اسلوفارکسا از دانشگاه ویسکونسین- مادیسون می‌گوید: ما
برای اولین بار اصطکاک را در اندازه‌هایی که بسیار نزدیک و مشابه
آزمایش‌های واقعی بوده و با برقراری دقت اتمی و برهمکنشهای حقیقی بین
اتم‌ها مدل کرده‌ایم.
این گروه، قوانین ساده‌ای از اصطکاک در مقیاس نانومتری را کشف کردند. آنها
متوجه شدند که اصطکاک با تعداد اتم‌هایی که بین دو سطح نانومقیاس با یکدیگر
برهم‌کنش دارند، متناسب است. شبیه‌سازی‌های این پژوهشگران نشان دادند که بر
خلاف آنچه که در گذشته تصور می‌شد، در مقیاس نانومتری موادی که با هم تماس
دارند بیشتر مشابه دو جسم بزرگ زبر که بر روی یکدیگر سائیده می‌شوند هستند
نه دو سطح کاملاً صاف.
نتایج این تحقیق در مجله‌ی Nature منتشر شده‌است.
