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

 

Давид и Голиаф
Давид и Голиаф

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Наногибриды сражаются с опасными бактериями в клетках человека. Активный гидродинамический плащ-невидимка. Кобальтсодержащие фуллереновые комплексы для водородных накопителей.

Взгляд в Наномир! В контакте!
Как увидеть атомы, молекулы и вирусы?
Как детально рассмотреть объекты живой природы масштаба НАНО?
Принцип действия и из чего состоит атомно силовой микроскоп.
Обо всем об это расскажет профессор МГУ имени М.В.Ломоносова, руководитель компании Центр перспективных технологий, автор более 200 работ по зондовой микроскопии – Яминский Игорь Владимирович.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Новые 3D пористые наноуглеродные материалы из панцирей морских крабов. Клапан без клапана: как идёт воздух в лёгких у птиц. Углеродные фуллертрубки: от полупроводников до металлов. Механическое напряжение и
поверхностное натяжение скирмионов.

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2021
Коллектив авторов
Защиты выпускных квалификационных работ (квалификация – бакалавр материаловедения) по направлению 04.03.02 - «химия, физика и механика материалов» на Факультете наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова состоятся 8, 9, 10 и 11 июня 2021 г. Начало защит в 11.00. Защиты пройдут с использованием дистанционных образовательных технологий.

Академик Е.Н. Каблов: «Для освоения космоса нужны новые материалы»
Янина Хужина
В этом году весь мир отмечает 60-летие первого полета человека в космос. Успех миссии Юрия Гагарина стал возможен благодаря слаженной работе многих людей: физиков, математиков, конструкторов, инженеров-проектировщиков и, конечно, материаловедов. «Научная Россия» обсудила с академиком РАН Евгением Кабловым основные вехи в развитии космического и авиационного материаловедения.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2021 году
коллектив авторов
25 - 28 мая пройдут защиты магистерских диссертаций выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

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!



 
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.