El Grafito Demuestra el Coeficiente de Fricción Negativo en Nanoscale

Published on October 17, 2012 at 3:17 AM

¿Si usted facilita hacia arriba en un lápiz, desliza más fácilmente? Seguro. Pero quizá no si la punta se afila hacia abajo a las dimensiones del nanoscale. Las personas de investigadores en el National Institute of Standards and Technology (NIST) han descubierto que si el grafito (el material en el lápiz “terminal de componente”) está bastante pegajoso, según lo medido por una antena del nanoscale, él se convierte real más difícilmente para deslizar una punta a través de la superficie de material mientras que usted disminuye contrario exacto de la presión- de nuestra experiencia diaria.

Técnico, esto lleva coeficiente de fricción efectivo a un “negativo,” algo que no se ha considerado previamente, según el arranque de cinta de personas Raquel Cannara. El Grafito, Cannara explica, es uno de una clase especial de los macizo llamados los materiales “laminares”, que se forman de las pilas de hojas bidimensionales de átomos. Las hojas son el graphene, un avión único-átomo-grueso de los átomos de carbón que se arreglan en un modelo hexagonal. Graphene tiene varias propiedades eléctricas y materiales exóticas que hagan atractivo para los sistemas micros y nanoelectromechanical con las aplicaciones que colocan de los sensores y de los acelerómetros del gas a los resonadores y a los interruptores ópticos.

Zhao Deng, investigador postdoctoral de la Universidad de Maryland en el Centro del NIST para la Ciencia y la Tecnología de Nanoscale, observó un ciertos datos impares mientras que experimentaba en el grafito con un microscopio atómico de la fuerza (AFM). Deng medía las fuerzas de fricción en la punta del nanoscale de un AFM que seguía su trayectoria a través del grafito mientras que él modificó la “viscosidad” de la superficie permitiendo que las cantidades minúsculas de oxígeno adsorban a la capa superior del graphene.

Deng encontró que cuando la fuerza adhesiva entre el graphene y la aguja llegó a ser mayor que la atracción de la capa del graphene al grafito abajo, reducir la presión sobre la aguja hizo más duro arrastrar la punta a través de la fricción diferenciada negativa de la superficie-uno.

Retrocedido por las simulaciones teóricas realizadas por los colaboradores del NIST y de la Universidad de Tsinghua en Pekín, las personas de Cannara encontraron que, después de que la punta del AFM se haya prensado en la superficie del grafito, si es la fuerza atractiva arriba bastante, la punta pueda tirar de una pequeña región localizada de la capa superficial de graphene lejos del material a granel, como el aumento de una burbuja del nanoscale de la superficie. Activar esa deformación alrededor toma más trabajo que deslizando sobre una superficie plana. Por Lo Tanto, siempre que los investigadores prensaran la punta del AFM contra la superficie pegajosa del grafito y después intentaran tirar de los dos separados, midieron un aumento en fuerza de fricción con una sensibilidad en los diez de piconewtons.

“Una Vez Que tenemos un modelo completo describiendo cómo estas hojas del graphene deforman bajo cargamento relanzado y el deslizar en nanoscale-que estamos trabajando en microscopia de la fuerza de la ahora-fricción puede ser la manera más directa de medir la energía que ata estos materiales acodados juntos. Y, puesto que es no destructiva, la medición se puede realizar en los dispositivos de trabajo,” Cannara dice. Entendiendo cómo las hojas obran recíprocamente con uno a y con otras piezas de un dispositivo ayudaría a cuantificar la energía requerida para producir las hojas individuales del material a granel, para evaluar la operación del dispositivo, y para ayudar a formular las nuevas estructuras basadas en los materiales acodados, ella dice.

Fuente: http://www.nist.gov

Last Update: 17. October 2012 04:24

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