I ricercatori hanno trascinato una sfera su una superficie di vetro decorata con speciali molecole fluorescenti. Credito:HIMS / UvA
Chimici e fisici dell'Università di Amsterdam fanno luce su un aspetto cruciale dell'attrito:come le cose iniziano a scivolare. Utilizzando la microscopia a fluorescenza e molecole fluorescenti dedicate, sono in grado di individuare come e quando l'attrito al contatto tra due oggetti viene superato e inizia a verificarsi lo scorrimento. Riportano i dettagli di questa importante transizione dall'attrito statico a quello dinamico in The Journal of Physical Chemistry Letters .
L'attrito è responsabile di circa il 25% del consumo energetico mondiale. Una delle domande chiave per la stabilità di molti sistemi è come e quando gli oggetti iniziano a scivolare l'uno rispetto all'altro:pensa ai terremoti o al tuo piede per terra. Quando due oggetti si toccano, l'area di contatto è formata dalle numerose sporgenze microscopiche delle due interfacce che si toccano e si incastrano. L'applicazione di una forza di taglio fa scorrere gli oggetti l'uno sull'altro, rompendo questi contatti iniziali.
Trascinando una sfera su una superficie di vetro
All'Università di Amsterdam, i gruppi del Prof. Daniel Bonn (Institute of Physics) e del Prof. Fred Brouwer (Van 't Hoff Institute of Molecular Sciences) hanno una collaborazione continua per indagare il processo di attrito fino al livello microscopico di rugosità . Nell'articolo appena pubblicato su The Journal of Physical Chemistry Letters riferiscono di esperimenti in cui una sfera viene trascinata su una superficie di vetro.
La superficie del vetro è stata decorata con un tipo speciale di molecole (meccanofori fluorogenici) che iniziano ad emettere luce (fluorescenza) quando sono sotto lo stress della forza di taglio. Nel momento in cui questa forza scompare, le molecole ritornano alla loro forma stabile e non fluorescente.
Ciò consente agli scienziati di visualizzare e quantificare direttamente la forza di taglio microscopica fino al livello di rugosità microscopica e di stabilire come si evolve durante la transizione dallo stato statico a quello mobile. I ricercatori scoprono, tra le altre cose, che appena prima che si verifichi lo scorrimento, un'onda di scorrimento si propaga dal bordo verso il centro dell'area di contatto macroscopica. Ciò consente una comprensione locale quantitativa e microscopica di come le superfici iniziano a scivolare.
