Un team di scienziati della National Research Nuclear University MEPhI e della Immanuel Kant Baltic State Federal University ha suggerito di utilizzare pellicole sottili innovative per ridurre considerevolmente l'attrito e quindi aumentare la durata delle superfici nei meccanismi. Questa scoperta può essere importante per molti campi, dalla medicina alle tecnologie spaziali.

"I film sottili sono sostanze allo stato solido che possono essere spesse solo diversi strati atomici. Di solito, le loro proprietà sono notevolmente diverse dalle proprietà delle sostanze originarie sulla macroscala. Le aree della loro applicazione continuano ad espandersi e includono la nanoelettronica, optoelettronica, spintronica, elettro-, e fotocatalisi, così come importanti campi dell'economia come le tecnologie spaziali e la costruzione di strumenti. Anche i dispositivi a micromoduli per i veicoli spaziali e le tecnologie mediche sono aree promettenti in cui è possibile utilizzare film sottili, " disse Vyacheslav Fominski, un supervisore di progetto che rappresenta MEPhI.

Per ridurre l'attrito e risolvere molti altri problemi, si potrebbero usare calcogenuri metallici, cioè composti di metalli di transizione con zolfo, selenio, e tellurio. I primi esperimenti volti ad ottenere film sottili da questi materiali sono iniziati negli anni '80. Quindi, i ricercatori erano particolarmente interessati alla capacità dei film di modificare le loro proprietà quando la loro struttura o lo spessore dello strato cambiavano. Nel loro recente studio, il team russo ha studiato i film che consistevano di quattro elementi:molibdeno, zolfo, carbonio, e idrogeno.

Primo, il team ha utilizzato impulsi laser (della durata di decine di nanosecondi) mirati a bersagli di carbonio e molibdeno per creare flussi di plasma di questi materiali. Quando carbonio e molibdeno si trasformano in fase gassosa, hanno reagito con l'idrogeno solforato pompato nella camera sperimentale, e il prodotto della reazione depositato su una base di acciaio. Durante questo processo, atomi chimicamente attivi di zolfo e idrogeno sono riusciti a penetrare all'interno del rivestimento in crescita. Insieme, gli atomi formavano una pellicola sottile sul metallo. Le proprietà del film dipendevano dalla concentrazione dei componenti e dalla modalità di generazione del flusso laser-plasma.

Questo metodo è chiamato deposizione laser pulsata reattiva e prevede strati più lisci e densi. Consente inoltre agli scienziati di modificare diversi parametri dell'esperimento, influenzando così la struttura dei prodotti finali. Questo potente strumento per creare nanostrutture uniche è attivamente sviluppato in molti centri di ricerca, inclusi MEPhI e BFU.

I film sottili ottenuti dal team non erano più spessi di 0,5 um ma riducevano l'attrito di oltre 10 volte:il coefficiente di attrito di una sfera d'acciaio che scorreva lungo una piastra d'acciaio in assenza di oli lubrificanti liquidi tradizionali non superava mai 0,03 (in condizioni normali e -100°?). Questo è lo stesso fattore che hanno i pattini sul ghiaccio.