Een studie gepubliceerd door Andrea Vanossi, Nicola Manini en Erio Tosatti - drie SISSA-onderzoekers - in PNAS ( Proceedings van de National Academy of Sciences ) biedt een nieuw hulpmiddel om beter te begrijpen hoe glijdende wrijving werkt in nanotribologie, door colloïdale kristallen.

Door deze systemen van geladen microdeeltjes theoretisch te bestuderen, onderzoekers zijn in staat om wrijvingskrachten te analyseren door middel van moleculaire dynamica-simulaties met een nauwkeurigheid die nog nooit eerder is ervaren.

"Er zijn verschillende en zeer concrete mogelijkheden", verklaarde Andrea Vanossi, een van de leden van de onderzoeksgroep. "Denk maar aan de constante miniaturisering van hightechcomponenten en aan alle verschillende nanotechnologiesectoren:als we begrijpen hoe wrijving op deze niveaus werkt, we zullen in staat zijn om nog effectievere moleculaire motoren of functionele microsystemen te creëren".

Colloïden maken deel uit van ons dagelijks leven (bijv. melk, asfalt of rook) en ze differentiëren naar de toestand van de verspreide en verspreidende stof (vloeibaar, vast of gasvormig).

De simulaties zijn uitgevoerd door SISSA in samenwerking met ICTP, het Department of Physics in Milaan en het CNR-IOM Institute for Materials Manufacturing en ze maakten het mogelijk te begrijpen wat er gebeurt als een colloïdale monolaag tegen een optisch dradenkruis glijdt en sommige parameters wijzigt, zoals oppervlaktegolf, driftsnelheid of contactgeometrie.

Ook de onderzoeksmethode is iets nieuws. Voordat deze simulatie werd uitgevoerd, slechts enkele recente experimenten die in Duitsland zijn uitgevoerd, probeerden voor het eerst het gedrag van individuele deeltjes van een colloïde in wrijvingsomstandigheden te beschrijven, maar nooit op zo'n precieze manier.

Meer in detail, onderzoekers suggereren ook een manier om de energie die verloren gaat door wrijving direct te extraheren door gebruik te maken van de glijdende gegevens van het colloïde. "Deze studie is ook innovatief omdat het de mogelijkheid biedt om de verschillende regimes van statische wrijving te voorspellen die worden gerealiseerd op basis van de dichtheid van colloïden en de sterkte van het optische dradenkruis", voegde Erio Tosatti toe, een ander lid van de onderzoeksgroep. "Dit alles laat ons aannemen dat kristallijne vaste oppervlakken op een vergelijkbare manier zullen werken. We hebben nog nooit zo'n hypothese kunnen maken".

Deze studie zal de weg openen naar nieuwe systemen om de complexiteit van gelijkaardige gebeurtenissen te onderzoeken, misschien op microscopische schaal.