محققان آلمانی با استفاده از AFM به بررسی رفتار پلیمرهای نانومقیاس پرداختند. نتایج کار آنها منجر به کشف نوع جدیدی از اصطکاک شده که پیش از این مشاهده نشده بود.
کشف نوع جدیدی از اصطکاک در مقیاس نانو
اصطکاک موضوع مهمی در حوزه‌های مختلف علمی محسوب می‌شود از حسگری تا ساخت ابزارهای قابل کاشت در بدن، کاهش اصطکاک در نهایت موجب کاهش مصرف انرژی شده و از خستگی مواد می‌کاهد. اخیرا محققان دانشگاه صنعتی مونیخ روی رفتار اصطکاک در نانوسیستم‌ها تحقیق کرده‌اند، آنها موفق به کشف نوع جدیدی از اصطکاک شدند که پیش از این مشاهده نشده بود این کشف می‌تواند برخی پدیده‌هایی را که پیش از این غیرقابل توضیح بود، توضیح دهد.
اصطکاک یک پدیده فیزیکی رایج است در بسیاری از فرآیند موجب دردسر و مصرف انرژی بیشتر است. این پدیده هم باعث افزایش خستگی و هم از دست رفتن انرژی بین دو سطح در حال سایش می‌شود. یک تیم تحقیقاتی به رهبری ترستن هوگل و الکساندر هولیتنر از دانشگاه صنعتی مونیخ روی ساخت قطعات کوچک با اصطکاک پایین تحقیق می‌کنند. این گروه اخیرا موفق به شناسایی نوعی اصطکاک جدید شدند که پیش از این دیده نشده بود آنها این اصطکاک را چسبندگی دفعی “desorption stick” نام‌گذاری کردند.
این گروه به بررسی این موضوع پرداختند که چرا و چگونه مولکول‌های پلیمری منفرد در حلال‌های مختلف روی یک سطح چسبیده یا لیز می‌خورند. هدف محققان این بود که به قوانین بنیادین موجود در مقیاس مولکولی پی ببرند. در صورت اطلاع از این قوانین می‌توان سطوح ضد اصطکاک و روان‌سازی‌های کارا تولید کرد.
در این پژوهش محققان مولکول پلیمری را به نوک میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) متصل کردند. آنها نوک میکروسکوپ را روی سطح کشیدند و در عین حال نیروی بوجود آمده را اندازه‌گیری کردند. با این کار می‌توان رفتار پلیمر را مورد بررسی قرار داد.
نتایج کار محققان نشان داد که علاوه بر دو نوع مکانیسم اصطکاک قبلی، چسبندگی و لیز خوردن، نوع سومی از اصطکاک وجود دارد که در اثر وجود پلیمر، حلال و سطح ایجاد می‌شود. هوگل می‌گوید هر چند پلیمر به سطح می‌چسبد اما رشته پلیمری از سوی پیکربندی خود بدون نیاز به نیروی خارجی به سمت حلال هـُل داده می‌شود. با این کار احتمالا اصطکاک درونی اندکی در ساختار پلیمر ایجاد می‌شود. در این پدیده نوع حلال نقش اساسی در تعیین رفتار اصطکاک پلیمر دارد.
نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای تحت عنوان Nanoscale Friction Mechanisms at Solid–Liquid Interfaces در نشریه Angewandte Chemieبه چاپ رسیده است.
