Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Трение поверхностей смоделировали на уровне атомов

Ключевые слова:  Вакуумная ловушка, Трибология, Феномен сверхгладкости поверхностей

Опубликовал(а):  Доронин Федор Александрович

12 июня 2015

Физики долгое время изучают удивительный феномен сверхгладкости поверхностей (superlubricity) — явление, при котором поверхности могут скользить друг по другу почти без трения скольжения. Понимание природы этого явления позволит строить агрегаты, которые не теряют энергии при соприкосновении различных её частей, что привело бы к настоящей революции инженерии.

Команда учёных из Массачусетского технологического института под руководством Владана Вулетича (Vladan Vuletić) провела эксперимент, в ходе которого смоделировала трение поверхностей, "спустившись" до масштаба отдельных атомов. Для этого были использованы ионы в вакуумной ловушке.

Одна трущаяся поверхность была сымитирована рядом отрицательно заряженных ионов иттербия, удерживаемых в электрическом поле. Вторую же поверхность "изображали" фотоны из двух лазерных пучков. Интерференционные картины, созданные двумя лазерами, сформировали ландшафт сил, похожий на тот, что возникает между перемычками рифлёного металла.

Когда команда заставила ряды ионов скользить по второй "поверхности", то давление света на ионы сымитировало межатомные силы, которые создают трение между двумя твёрдыми поверхностями.

Подробный отчёт об эксперименте Вулетич и его коллеги представили в статье, опубликованной в журнале Science.

Такая система ионной симуляции впервые была предложена итальянским физиком-теоретиком Эрио Тозатти (Erio Tosatti) в 2011 году. По его словам, главным преимуществом данной методики является тот факт, что экспериментаторы могут изменять параметры системы, такие как расстояние между атомами, температура среды, скорость воздействий и так далее. Это невозможно сделать, даже экспериментируя с настоящими твёрдыми поверхностями.

Тозатти был первым учёным, кто успешно продемонстрировал в 2004 году, что ионы могут быть использованы для проверки теоретических моделей сверхгладкости поверхностей.

Поначалу Вулетич и его команда попытались провести эксперимент с одним ионом, а затем с ионами, разделёнными интервалами, эквивалентными расстоянию между гребнями волны света. Последний опыт в точности сымитировал ситуацию, в которой два одинаковых материала скользят по поверхности друг друга.

Но затем учёные немного изменили расстояния между ионами, и оказалось, что в такой ситуации трение падает очень существенно — почти в 10 раз. То есть поведение системы точно имитировало эффект сверхгладкости.

"Слаженное движение атомов в системе было очень похоже на телодвижения гусеницы", — поясняет Вулетич в пресс-релизе.

Устройство, построенное командой Вулетича, является гибридом двух технологий — захвата ионов электрическими полями и захвата нейтральных атомов лазерами — которые часто используются в качестве "квантовых тренажёров" для таких явлений, как сверхпроводимость, или в качестве испытательных стендов для квантовых компьютеров будущего.

И хотя в данном эксперименте учёные рассматривали исключительно явления классической физики, в ближайшем будущем они планируют изучить квантово-механические эффекты, возникающие при трении поверхностей в данной системе. По словам авторов исследования, именно разносторонний взгляд на это явление поможет раскрыть секреты явления сверхгладкости.


Источник: Вести.Наука



Комментарии
Пастух Евфграфович, 17 июня 2015 11:22 

"...разносторонний взгляд на это явление поможет..."
Ассоциации с картинкой и лазерами:
Так как ЭТИ "листья" напоминают виноградные, а весенние заморозки иногда очень вредны, то нельзя ли проверить эффективность "лазерного заслона" для защиты от заморозков, заменив этим метод дождевания? Может быть вышка с лазерами поможет спасать целые поля элитных сортов винограда? Сможет ли лазер эффективно испарять влагу?
Давайте попробуем это просчитать (nothing ventured, nothing gained )

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Останки древнего нанонаутилуса
Останки древнего нанонаутилуса

На XXI Менделеевском съезде награждены выдающиеся ученые-химики
11 сентября 2019 года в Санкт-Петербурге на XXI Менделеевском съезде по общей и прикладной химии объявлены победители премии выдающимся российским ученым в области химии. Премия учреждена Российским химическим обществом им. Д.И.Менделеева совместно с компанией Elsevier с целью продвижения и популяризации науки, поощрения выдающихся ученых в области химии и наук о материалах.

Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых
Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых. Об этом премьер-министр РФ Дмитрий Медведев сообщил, открывая встречу с нобелевскими лауреатами, руководителями химических обществ, представителями международных и российских научных организаций.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Синтез “перламутровых” нанокомпозитов с помощью бактерий. Оптомагнитный нейрон.Устойчивость азотных нанотрубок. Электронные характеристики допированных фуллереновых димеров.

Люди, создающие новые материалы: от поколения X до поколения Z
Е.В.Сидорова
Самые диковинные экспонаты научной выставки, организованной в Москве в честь Международного года Периодической таблицы химических элементов в феврале 2019 г., можно было рассмотреть только "вооруженным глазом»: Таблица Д.И.Менделеева размером 5.0 × 8.7 мкм и нанопортрет первооткрывателя периодического закона великолепно демонстрировали возможности динамической АСМ-литографии на сканирующем зондовом микроскопе. Миниатюрные произведения представили юные участники творческих конкурсов XII Всероссийкой олимпиады по нанотехнологиям, когда-то задуманной академиком Ю.Д.Третьяковым — основателем факультета наук о материалах (ФНМ) Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова. О том, как подобное взаимодействие со школьниками и студентами помогает сохранить своеобразие факультета и почему невозможно воплощать идею междисциплинарного естественнонаучного образования, относясь к обучению как к конвейеру, редактору журнала «Природа» рассказал заместитель декана ФНМ член-корреспондент РАН Е.А.Гудилин.

Как наночастицы применяются в медицине?
А. Звягин
В чем преимущества наночастиц? Как они помогают ученым в борьбе с раком? Биоинженер Андрей Звягин о наночастицах в химиотерапии, имиджинговых системах и борьбе с раком кожи.

Медицинская керамика: какими будут имплантаты будущего?
В.С. Комлев, Д. Распутина
Почему керамические изделия применяются в хирургии? Какие технологии используются для создания имплантатов? Материаловед Владимир Комлев о том, почему керамика используется в медицине, как на ее основе создаются имплантаты и какие перспективы у биоинженерии

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.