Het is mogelijk om de glijdende eigenschappen van atomen op een oppervlak te variëren (zelfs dramatisch) door de grootte en "compressie" van hun aggregaten te veranderen:een experimenteel en theoretisch onderzoek uitgevoerd in samenwerking met SISSA, het Istituto Officina dei Materiali van de CNR (Iom-Cnr-Democritos), ICTP in Triëst, de Universiteit van Padua, de Universiteit van Modena en Reggio Emilia, en het Istituto Nanoscienze van de CNR (Nano-Cnr) in Modena, is zojuist gepubliceerd in Natuur Nanotechnologie .

(Nano)eilanden die vrij glijden op een zee van koper, maar als ze te groot (en te dicht) worden, komen ze vast te zitten:dat is een mooie samenvatting van het systeem dat is onderzocht in een studie die zojuist is gepubliceerd in Natuur Nanotechnologie . "We kunnen plotseling overschakelen van een toestand van supersmering naar een toestand van extreem hoge wrijving door enkele parameters van het onderzochte systeem te variëren. In deze studie, we gebruikten atomen van het edelgas xenon dat aan elkaar gebonden was om tweedimensionale eilanden te vormen, afgezet op een koperoppervlak (Cu 111). Bij lage temperaturen glijden deze aggregaten nagenoeg zonder wrijving, " legt Giampaolo Mistura van de Universiteit van Padua uit. "We hebben de eilanden vergroot door xenon-atomen toe te voegen en totdat het hele beschikbare oppervlak bedekt was, nam de wrijving geleidelijk af. In plaats daarvan, toen de beschikbare ruimte opraakte en de toevoeging van atomen ervoor zorgde dat de eilanden samendrukten, toen zagen we een uitzonderlijke toename van wrijving."

De studie was opgedeeld in een experimenteel deel (voornamelijk uitgevoerd door de Universiteit van Padua en Nano-Cnr/Universiteit van Modena en Reggio Emilia) en een theoretisch deel (gebaseerd op computermodellen en simulaties) uitgevoerd door SISSA/Iom-Cnr-Democritos /ICTP. "Om te begrijpen wat er gebeurt als de eilanden worden samengedrukt, we moeten het concept van 'interface-commensurabiliteit' waarderen, " legt Roberto Guerra uit, onderzoeker aan de International School for Advanced Studies (SISSA) in Triëst en een van de auteurs van de studie. "We kunnen het systeem dat we hebben bestudeerd zien als een systeem dat bestaat uit legoblokjes. Het koperen substraat is als een horizontaal geheel van stenen en de xenoneilanden als losse losse stenen, " zegt Guido Paolicelli van het CNR Nanoscience Institute. "Als het substraat en de eilanden uit verschillende stenen bestaan ​​(qua breedte en afstand tussen de noppen), de eilanden zullen nooit vast komen te zitten op de ondergrond. Deze situatie reproduceert ons systeem bij temperaturen iets boven het absolute nulpunt, waar we een toestand van supersmering waarnemen met vrijwel geen wrijving. Echter, de toename van het oppervlak van de eilanden en de resulterende compressie van het materiaal zorgt ervoor dat de eilanden evenredig worden met het substraat - zoals Legoblokjes met dezelfde toonhoogte - en wanneer dat gebeurt, komen ze plotseling vast te zitten."

De studie is de eerste die aantoont dat het mogelijk is om de glijdende eigenschappen van nano-objecten drastisch te variëren. “Hiervoor kunnen we een aantal toepassingen bedenken, " concludeert Guerra. "Bijvoorbeeld, nanolagers kunnen worden ontwikkeld die, onder bepaalde omstandigheden, zijn in staat om hun beweging te blokkeren, op een volledig omkeerbare manier."