Uno studio pubblicato da Andrea Vanossi, Nicola Manini ed Erio Tosatti - tre ricercatori SISSA - in PNAS ( Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze ) fornisce un nuovo strumento per comprendere meglio come funziona l'attrito radente in nanotribologia, attraverso cristalli colloidali.

Studiando teoricamente questi sistemi di microparticelle cariche, i ricercatori sono in grado di analizzare le forze di attrito attraverso simulazioni di dinamica molecolare con una precisione mai sperimentata prima.

"Le potenzialità sono numerose e molto concrete", ha affermato Andrea Vanossi, uno dei membri del gruppo di ricerca. "Basti pensare alla costante miniaturizzazione dei componenti ad alta tecnologia e di tutti i diversi settori delle nanotecnologie:se capiamo come funziona l'attrito a questi livelli, saremo in grado di creare motori molecolari o microsistemi funzionali ancora più efficaci”.

I colloidali fanno parte della nostra vita quotidiana (es. latte, asfalto o fumo) e si differenziano a seconda dello stato della sostanza dispersa e disperdente (liquido, solido o gassoso).

Le simulazioni sono state eseguite dalla SISSA in collaborazione con ICTP, il Dipartimento di Fisica di Milano e l'Istituto per la Fabbricazione dei Materiali CNR-IOM e hanno permesso di capire cosa succede quando un monostrato colloidale scivola contro un reticolo ottico modificando alcuni parametri come l'ondulazione superficiale, velocità di deriva o geometria di contatto.

Anche il metodo di ricerca è qualcosa di nuovo. Prima che questa simulazione fosse eseguita, solo alcuni recenti esperimenti effettuati in Germania hanno tentato per la prima volta di descrivere il comportamento delle singole particelle di un colloide in condizioni di attrito, ma mai in modo così preciso.

Più in dettaglio, i ricercatori suggeriscono anche un modo per estrarre direttamente l'energia persa nell'attrito utilizzando i dati di scorrimento del colloide. "Questo studio è innovativo anche perché permetterà di prevedere i diversi regimi di attrito statico realizzati in funzione della densità dei colloidi e della forza del reticolo ottico", ha aggiunto Erio Tosatti, un altro membro del gruppo di ricerca. "Tutto questo lascia supporre che le superfici solide cristalline agiranno in modo simile. Non siamo mai stati in grado di fare una simile ipotesi prima".

Questo studio aprirà la strada a nuovi sistemi per esplorare la complessità di eventi simili, magari su scala microscopica.