Een onderzoeksgroep van het National Institute for Materials Science (NIMS) ontdekte dat de hoeveelheid wrijvingskracht tussen organische moleculen en een saffiersubstraat in vacuüm herhaaldelijk kan worden veranderd door de bestraling met laserlicht te starten en te stoppen.

Een NIMS-onderzoeksgroep onder leiding van Masahiro Goto, Distinguished hoofdonderzoeker, Centrum voor groen onderzoek naar energie en milieumaterialen, en Michiko Sasaki, postdoctoraal onderzoeker, Centre for Materials Research by Information Integration (momenteel een postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Tokyo) ontdekte dat de hoeveelheid wrijvingskracht tussen organische moleculen en een saffiersubstraat in vacuüm herhaaldelijk kan worden veranderd door laserlichtbestraling te starten en te stoppen. Deze ontdekking zou mogelijk kunnen leiden tot de ontwikkeling van technologie waarmee de beweging van micromachines en andere kleine aandrijfonderdelen kan worden gecontroleerd.

De prestaties van micromachines - die worden gebruikt als bewegende componenten in kleine apparaten zoals versnellingssensoren en gyroscopen - worden sterk beïnvloed door adhesiekracht (de aantrekkingskracht tussen twee of meer materialen die aan elkaar kleven). Hechtkracht in een micromachine verhoogt de wrijvingskracht. Aangezien verhoogde wrijvingskracht de beweging van bewegende componenten ernstig belemmert, het is noodzakelijk om een ​​laag niveau van hechtkracht te handhaven. In aanvulling, als het niveau van wrijvingskracht kan worden gecontroleerd, het mogelijk is om de beweging van micromachines te controleren, wat leidt tot uitbreiding van hun gebruik en verbetering van hun functies. Eerder werd veel aandacht besteed aan technieken die materialen op basis van silicium mogelijk maken, een belangrijk materiaal voor micromachines, te worden gecoat met diamantachtige koolstof, zelf-geassembleerde monolagen, of fluorhoudende organische films om de wrijvingskracht te verminderen en daardoor de beweging van micromachines te verbeteren. Echter, het was moeilijk om de wrijvingscoëfficiënten van twee aangrenzende onderdelen te beheersen door ze te coaten, omdat de coëfficiënten voornamelijk worden bepaald door de materialen die in deze onderdelen worden gebruikt.

De onderzoeksgroep vond een volledig nieuwe methode uit om de wrijvingskracht tussen materialen te beheersen met behulp van lichtinstraling. specifiek, de groep bestraalde een gelokaliseerd gebied van een cantilever bedekt met organische moleculen met laserlicht en merkte op dat de wrijvingskracht tussen de gecoate cantilever en een saffiersubstraat met 15% toenam met behulp van een microscopische techniek met een scanning probe die bekend staat als de wrijvingskrachtmodus. Bovendien, de groep kon de wrijvingskracht herhaaldelijk verhogen en verlagen door het laserlicht aan en uit te zetten.

Deze bevindingen kunnen leiden tot de ontwikkeling van technieken om de beweging van micromachines te controleren en bij te dragen aan de identificatie van het basiswrijvingsmechanisme. Terwijl controle van wrijvingskracht door licht op nano-niveau werd bereikt in deze studie, de techniek kan ook van toepassing zijn op het beheersen van wrijvingsverschijnselen op macroniveau.