Een team van wetenschappers van de National Research Nuclear University MEPhI en Immanuel Kant Baltic State Federal University stelde voor om innovatieve dunne films te gebruiken om wrijving aanzienlijk te verminderen en zo de duurzaamheid van oppervlakken in mechanismen te vergroten. Deze ontdekking kan voor veel gebieden van belang zijn, van geneeskunde tot ruimtetechnologie.

"Dunne films zijn stoffen in vaste toestand die slechts enkele atoomlagen dik kunnen zijn. Meestal hun eigenschappen verschillen aanzienlijk van de eigenschappen van de oorspronkelijke stoffen op macroschaal. De toepassingsgebieden worden steeds groter en omvatten nano-elektronica, opto-elektronica, spintronica, elektro-, en fotokatalyse, evenals belangrijke economische gebieden als ruimtetechnologie en instrumentenbouw. Micromodule-apparaten voor ruimtevaartuigen en medische technologieën zijn ook veelbelovende gebieden waarin dunne films kunnen worden gebruikt, " zei Vyacheslav Fominski, een projectbegeleider die MEPhI vertegenwoordigt.

Om wrijving te verminderen en vele andere problemen op te lossen, men zou metaalchalcogeniden kunnen gebruiken, d.w.z. verbindingen van overgangsmetalen met zwavel, selenium, en telluur. De eerste experimenten gericht op het verkrijgen van dunne films van deze materialen begonnen in de jaren tachtig. Vervolgens, de onderzoekers waren vooral geïnteresseerd in het vermogen van de films om hun eigenschappen te wijzigen wanneer hun structuur of laagdikte veranderde. In hun recente studie, het Russische team bestudeerde de films die uit vier elementen bestonden:molybdeen, zwavel, koolstof, en waterstof.

Eerst, het team gebruikte laserimpulsen (duur van tientallen nanoseconden) gericht op koolstof- en molybdeendoelen om plasmastromen van deze materialen te creëren. Wanneer koolstof en molybdeen in de gasfase worden omgezet, ze reageerden met waterstofsulfide gepompt in de experimentele kamer, en het product van de reactie afgezet op een stalen basis. Tijdens dit proces, chemisch actieve atomen van zwavel en waterstof konden in de groeiende coating komen. Samen, de atomen vormden een dunne film op het metaal. De eigenschappen van de film waren afhankelijk van de concentratie van componenten en de manier waarop laser-plasmastroom wordt gegenereerd.

Deze methode wordt reactieve gepulseerde laserdepositie genoemd en zorgt voor meer gladde en dichte lagen. Het stelt wetenschappers ook in staat om verschillende experimentparameters te wijzigen, waardoor de structuur van de eindproducten wordt beïnvloed. Dit krachtige hulpmiddel voor het maken van unieke nanostructuren wordt actief ontwikkeld in veel onderzoekscentra, inclusief MEPhI en BFU.

De door het team verkregen dunne films waren niet meer dan 0,5 um dik, maar verminderden de wrijving met meer dan 10 keer:de wrijvingsfactor van een stalen kogel die langs een stalen plaat glijdt in afwezigheid van traditionele vloeibare smeeroliën, was nooit groter dan 0,03 (onder normale omstandigheden en -100°?). Dit is dezelfde factor die schaatsen hebben op ijs.