Affinché un'auto acceleri, deve esserci attrito tra il pneumatico e la superficie della strada. La quantità di attrito generato dipende da numerosi fattori, comprese le minuscole forze intermolecolari che agiscono tra le due superfici in contatto, le cosiddette forze di van der Waals. L'importanza di queste interazioni intermolecolari nel generare attrito è nota da tempo, ma ora è stato dimostrato sperimentalmente per la prima volta da un gruppo di ricerca guidato dalla professoressa di fisica Karin Jacobs della Saarland University e dal professor Roland Bennewitz del Leibniz Institute for New Materials (INM). interessante, il team di ricerca ha dimostrato che l'attrito che agisce su una superficie del materiale è influenzato dalla struttura degli strati sotto la superficie.
L'attrito è un fenomeno quotidiano che a volte è desiderabile (consentendo alle auto di accelerare) ea volte no (l'attrito sotto forma di resistenza del veicolo e attrito nel motore e nel sistema di trasmissione aumenta il consumo di energia dell'auto). Per molti scienziati e ingegneri, la capacità di controllare l'attrito è quindi in cima alla loro lista dei desideri. Un possibile approccio al controllo dell'attrito è stato appena pubblicato dai ricercatori della Saarland University e dell'INM. Hanno scoperto che la forza di attrito è influenzata dalla composizione dei materiali sotto la superficie.
Il lavoro svolto dagli scienziati di Saarbrücken ha comportato uno sguardo più da vicino alle forze intermolecolari che agiscono tra due materiali. Per poter variare queste forze, i ricercatori hanno lavorato con lucidi, wafer di silicio monocristallino. "I wafer sono ricoperti da strati di biossido di silicio di diverso spessore e sono simili a quelli utilizzati nell'industria dei semiconduttori, ' ha spiegato Karin Jacobs, Professore di Fisica Sperimentale presso la Saarland University.
Il team di Jacobs ha misurato con precisione l'attrito tra il biossido di silicio (SiO 2 ) strati di diverso spessore e la punta da 200 nm di una sonda per microscopia a forza atomica scansionando attentamente la punta attraverso la superficie del wafer. Ciò che i fisici scoprirono fu sorprendente:sebbene lo strato più alto della superficie fosse sempre costituito esclusivamente da SiO 2 , la punta del microscopio a forza atomica ha sperimentato diverse forze di attrito a seconda dello spessore dello strato di biossido di silicio. 'Più sottile è lo strato di ossido, maggiore è l'attrito, ' ha detto Jacobs. Lo studio ha scoperto che le forze di attrito associate ai wafer differivano fino al 30% a seconda dello spessore del SiO 2 strato. L'effetto è stato osservato anche quando i wafer di silicio sono stati ricoperti da un monostrato idrorepellente di molecole di silano (idrocarburi a catena lunga).
"I risultati del nostro studio hanno implicazioni significative per molte applicazioni pratiche, ' ha detto il professor Jacobs. "Poiché la forza delle forze di van der Waals dipende dalla composizione di un materiale fino a una profondità di 100 nanometri, progettare con cura la struttura dello strato sulla superficie di un materiale può ridurre l'attrito. Questo ci offre un altro approccio al controllo dell'attrito oltre all'uso consolidato di lubrificanti.'
