การโยนอนุภาคนาโนเข้าไปผสมเป็นวิธีหนึ่งในการกระโจนเว็บตรงไปสู่เกล็ดที่ใหญ่ขึ้น นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุ Argonne Anirudha Sumant และเพื่อนร่วมงานได้สร้างสารหล่อลื่นจากชิ้นส่วนของกราฟีนที่ม้วนขึ้นรอบ ๆ ลูกบอลเพชรขนาดจิ๋วก่อตัวเป็นม้วนแถบกราฟีนเส้นเล็กๆ (ภาพที่แสดงเป็นสีน้ำเงินในภาพประกอบนี้) พันรอบเพชรเม็ดเล็กๆ (สีน้ำตาล) เพื่อหล่อลื่นการเคลื่อนที่ของวัสดุที่เรียกว่าคาร์บอนคล้ายเพชร (สีดำ) บนแผ่นกราฟีน (สีเขียว)
CENTER FOR NANOSCALE MATERIALS/ARGONNE NATIONAL LAB
การเพิ่มกราฟีนนาโนสโครลทำให้เกิดความแตกต่าง โดยสร้างกองทัพที่มีพื้นผิวลื่นเล็กๆ ที่ทำงานร่วมกันเพื่อให้สิ่งต่างๆ เคลื่อนไหวได้อย่างราบรื่น ด้วยการรวมกันดังกล่าว ค่าสัมประสิทธิ์ความเสียดทานลดลงอย่างรวดเร็วถึง 0.004 Sumant, Erdemir และเพื่อนร่วมงานรายงานในปี 2015 ในScience Sumant กล่าวว่าเขากำลังทำงานเกี่ยวกับน้ำมันหล่อลื่นที่คล้ายกันสำหรับอุตสาหกรรม ซึ่งสามารถช่วยให้อุปกรณ์ต่างๆ เช่น กังหันลมเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระและมีประสิทธิภาพมากขึ้น
การทะเลาะวิวาทแรงเสียดทาน
นักวิทยาศาสตร์บางคนใช้การศึกษาระดับอะตอมเพื่อควบคุมแรงเสียดทาน ปรับขึ้นและลงตามความจำเป็น อำนาจเหนือแรงเสียดทานนี้ทำให้พื้นผิวลื่นหรือหยาบได้ตามต้องการ อาจมีประโยชน์มากกว่ากลอุบายในห้องทดลอง ลองนึกภาพยางรถยนต์ที่ยึดเกาะเมื่อคุณเบรกหรือเร่งความเร็ว แต่นุ่มนวลเมื่อคุณแล่นไปตามทาง
นักฟิสิกส์ Jacqueline Krim และเพื่อนร่วมงานได้ศึกษาแรงเสียดทานระหว่างชั้นบาง ๆ ของโมเลกุลออกซิเจนกับพื้นผิวนิกเกิลที่โมเลกุลออกซิเจนติดอยู่ นักวิจัยได้วัดแรงเสียดทานโดยการสั่นพื้นผิวนิกเกิลและวัดว่าออกซิเจนไหลผ่านได้ง่ายเพียงใด การทดลองนี้คล้ายกับการดึงผ้าปูโต๊ะ (นิกเกิล) ออกจากใต้จาน (ออกซิเจน) หากแรงเสียดทานสูงเกินไป คุณจะทุบจานบางแผ่น
จากนั้นโดยใช้สนามแม่เหล็ก นักวิจัยได้ปรับโมเลกุลออกซิเจนรูปไข่
ให้ยืนอยู่บนปลายของมัน การปรับทิศทางใหม่ นั้นลดแรงเสียดทานลงครึ่งหนึ่งทีมงานรายงานในเดือนธันวาคม 2018 ในเรื่องCondensed Matter
นักวิทยาศาสตร์ยังหวังที่จะสำรวจเอฟเฟกต์ที่แปลกใหม่ยิ่งขึ้นเพื่อเสริมความลื่น การคำนวณทางทฤษฎีกล่าวว่าความแปลกประหลาดของกลไกควอนตัมสามารถลดแรงเสียดทานได้ Tosatti และเพื่อนร่วมงานรายงานในเดือนเมษายน 2018 ใน รายงานการประชุม ของNational Academy of Sciences อะตอมที่มีประจุไฟฟ้าเพียงตัวเดียว ไอออน ที่ถูกลากผ่านพื้นผิวของวัสดุสามารถเจาะอุโมงค์ผ่านสิ่งกีดขวางที่ข้ามไม่ได้ กระบวนการที่เรียกว่าอุโมงค์ควอนตัม
อุโมงค์ควอนตัม
อะตอมที่เลื่อนบนพื้นผิวที่เป็นหลุมเป็นบ่อจะสูญเสียพลังงานจากการเสียดสีเมื่อเคลื่อนผ่านสันเขา (ซ้าย) แต่ต้องขอบคุณกลศาสตร์ควอนตัม อะตอมอาจเจาะทะลุสิ่งกีดขวางและลดแรงเสียดทาน (ขวา) ได้
ลองนึกภาพว่ามีอนุภาคตัวหนึ่งเคลื่อนที่ผ่านกล่องไข่ โดยปกติ อนุภาคจะต้องปีนขึ้นและลงในแต่ละถ้วย ซึ่งต้องใช้พลังงานเพียงพอในการสำรวจภูมิประเทศนั้น แต่กลศาสตร์ควอนตัมบ่งชี้ว่าอนุภาคสามารถข้ามขึ้นและลงเป็นครั้งคราว และผ่านถ้วยหนึ่งไปยังอีกถ้วยหนึ่งโดยตรง ราวกับว่ากำลังเจาะกล่อง ความสามารถนั้นช่วยลดแรงเสียดทาน
แม้ว่าการหล่อลื่นของควอนตัมตามที่เรียกกันนี้ยังไม่ได้รับการควบคุมในห้องปฏิบัติการ Tosatti และเพื่อนร่วมงานคาดการณ์ว่าควรจะสามารถแสดงให้เห็นได้โดยใช้เทคนิคที่จัดตั้งขึ้น นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้เลเซอร์เพื่อสร้างพื้นผิวจำลองที่เลียนแบบการจุ่มและการกระแทกของวัสดุ การลากไอออนเย็นผ่านวัสดุจำลองสามารถทำให้เกิดการเสียดสีขึ้นใหม่ และอาจเกิดผลกระทบจากควอนตัมได้
ในการแสวงหาการปรับแต่งวัสดุเพื่อปรับการเสียดสี นักวิทยาศาสตร์มีความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่อง แต่ก็ไม่ง่ายนักที่จะเชื่อมโยงโดยตรงระหว่างฟิสิกส์ขนาดใหญ่และขนาดเล็ก ในห้องทดลองของเธอที่มหาวิทยาลัยแห่งรัฐนอร์ทแคโรไลนาในเมืองราลี เธอบอกว่าเธอสามารถปรับคุณสมบัติอะตอมของวัสดุและศึกษาสิ่งที่เกิดขึ้นได้ แต่โดยทั่วไป ทั้งสองโลกแยกจากกันด้วยป่าที่ยากจะทะลุทะลวง “มีเส้นทางเดินเท้าที่เชื่อมต่อกัน” เธอกล่าว แต่ “ยังมีการปล้นสะดมอยู่บ้าง” ที่ต้องทำ
การบุกเบิกดังกล่าวอาจคุ้มค่า การควบคุมพลังของวัสดุที่เกือบจะปราศจากแรงเสียดทานโดยอิงจากอะตอมภายในจะเป็นผู้เปลี่ยนเกม Erdemir กล่าว ด้วยความสามารถดังกล่าว เขากล่าวว่า “เราสามารถแก้ปัญหาแรงเสียดทานของโลกได้” เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง
