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

 

Отпуск в наномасштабе
Отпуск в наномасштабе

Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в международной конференции ACNS’2019
Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в международной конференции ACNS’2019. Тезисы доклада Быкова В.А.

Пять медалей завоевали российские школьники на Международной физической олимпиаде
Стали известны итоги 50-й Международной физической олимпиады для школьников, которая проходила в Тель-Авиве (Израиль). Российская сборная завоевала в состязаниях 4 золотые и одну серебряную медаль.

Поступление в совместный российско-китайский Университет МГУ-ППИ в Шэньчжэне
В июле 2019 года в МГУ имени М.В. Ломоносова проходит набор учащихся на программы МГУ, реализуемые в Университете МГУ-ППИ в Шэньчжэне. Поступление в совместный университет – это возможность учиться в самом быстроразвивающемся городе мира на русском языке у ведущих преподавателей МГУ по самым современным программам, получить образование мирового уровня и дипломы сразу двух университетов, овладев китайским языком. Для поступления в совместный университет не требуется владения китайским языком. Прием документов и экзамены проходят на территории МГУ. Абитуриенты имеют право поступать одновременно в МГУ имени М.В. Ломоносова и МГУ-ППИ в Шэньчжэне.

3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве
И.В.Яминский
Материалы лекции проф. МГУ, д.ф.-м.н., генерального директора Центра Перспективных технологий И.В.Яминского "3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве". 3D принтер, сканирующий зондовый микроскоп и фрезерный станок. Что общего между ними? Как конструировать их своими руками? Небольшой экскурс в практические нанотехнологии. Поучительная история о создании сканирующего туннельного микроскопа. От идеи до нобелевской премии за 5 лет. Взгляд в микромир – от атомов и молекул до живых клеток. Как взвесить массу одного атома? Вирусы и бактерии – наши друзья или враги? Медицинские приложения нанотехнологий – нанобиосенсоры для обнаружения биологических агентов.

Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники
В.А.Кецко
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. В сообщении даны материалы лекции д.х.н., в.н.с. ИОНХ РАН В.А.Кецко "Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники".

Лекции и семинары от ФНМ МГУ на Нанограде
Е.А.Гудилин
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. Ниже даны материалы лекций и семинаров представителя ФНМ МГУ проф., д.х.н. Е.А.Гудилина.

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.