科学者たちは「超滑りやすい」効果を発見しました

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ビデオ: 未来の科学者たちへ #14「超撥水ふたたび」 2023, 2月
科学者たちは「超滑りやすい」効果を発見しました
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Anonim
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「キャタピラー」ムーブメントの芸術的表現

マサチューセッツ工科大学の物理学者のグループが、原子レベルで固体間の摩擦をシミュレートする実験を設定しました。いくつかの条件下では、このプロセスはほとんどエネルギー損失なしで発生する可能性があることが判明しました。チームの作業はジャーナルScienceに掲載され、その概要はジャーナルNatureのWebサイトで入手できます。

作品の作者は、次のように2つの物体の摩擦の模倣を作成しました。原子の相互作用する最初の層は、クーロン力によって結合されたイッテルビウム陽イオンで構成されていました。科学者たちは、2つのレーザービームが互いに干渉することで2番目の物体の表面をシミュレートしました。干渉パターンの最大強度は仮想原子に対応し、最小値は格子の空洞に対応します。摩擦は、オブジェクトを相互に移動することによって実行されました。

イオンが干渉の最小値に「適合する」とき、科学者は表面間の最大摩擦を観察しました。この状況は、ある剛体が別の剛体に対してスライドすることに対応します。しかし、研究者が隣接するイッテルビウムイオン間の距離を大きくして、隣接する粒子の1つが最小の干渉になり、2つ目の粒子が最大になると、層間の摩擦力が1桁低下しました。

科学者はこれを、層を相互に移動させるメカニズムの変化と関連付けています。 2つのグリッドの周期性が一致すると、動きがぎくしゃくします。しかし、2番目の状況では、イオン間の距離が長くなると、動きは毛虫の行動に似ていました。もう1つの良い例えは、表面の相対的な動きを適切な歯車の相互回転と比較することです。

「超潤滑性」の効果は、さまざまなエンジニアリングシステムに適用できます。エンジンの可動部分、場合によってはナノスケールの摩擦を減らすことで、リソースを大幅に増やしたり、根本的に新しいデバイスを作成したりすることができます。

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