Su scala nanometrica, la forza intermolecolare dominante che governa il flusso dei liquidi è la viscosità. La viscosità è una misura della resistenza di un fluido al flusso e deriva dalle interazioni tra le molecole del fluido. In generale, maggiore è la viscosità di un fluido, maggiore è l'attrito che subisce durante lo scorrimento.

Su scala nanometrica, la viscosità dei liquidi è influenzata in modo significativo dal confinamento del fluido all'interno di nanocanali o nanopori. Questo confinamento porta a diversi fattori che contribuiscono ad aumentare l’attrito:

1. Aumento della superficie: I nanocanali o nanopori hanno un ampio rapporto superficie-volume rispetto ai sistemi su larga scala. Mentre il liquido scorre attraverso questi spazi ristretti, le molecole del liquido interagiscono più frequentemente con gli atomi o le molecole della superficie, portando ad un aumento dell'attrito.

2. Rugosità superficiale: Le superfici dei nanocanali o dei nanopori spesso non sono perfettamente lisce e la presenza di rugosità o irregolarità può aumentare ulteriormente l'attrito. Mentre il liquido scorre, incontra queste irregolarità superficiali, che possono causare la collisione delle molecole e sperimentare resistenza, portando ad un aumento dell'attrito.

3. Forze intermolecolari: Su scala nanometrica, le forze intermolecolari diventano più pronunciate a causa della stretta vicinanza delle molecole. Queste forze, come le forze di van der Waals e le interazioni elettrostatiche, possono attrarre o respingere le molecole del liquido sulla superficie del nanocanale o del nanoporo. Questa interazione può ostacolare il flusso del liquido e contribuire ad aumentare l'attrito.

4. Stratificazione liquida: Nei nanocanali, le molecole liquide vicino alla superficie possono disporsi in strati distinti a causa della forte interazione con la superficie. Questi strati possono presentare caratteristiche di flusso diverse rispetto al liquido sfuso, determinando un ulteriore attrito.

5. Effetti di risoluzione: Quando un liquido scorre attraverso nanocanali o nanopori, le molecole del solvente possono interagire con gli atomi o le molecole della superficie, formando uno strato di solvatazione. Le proprietà di questo strato di solvatazione possono influenzare il comportamento del flusso del liquido, aumentando potenzialmente l'attrito.

Come risultato di questi fattori, l’attrito sperimentato dai liquidi che scorrono su nanoscala può essere significativamente più elevato rispetto ai sistemi su scala più grande. Questo aumento dell’attrito può avere un impatto su varie applicazioni, tra cui la microfluidica, la nanofluidica e la lubrificazione su scala nanometrica, e richiede un’attenta considerazione e strategie ingegneristiche per mitigarne gli effetti.