Ученые Лодзинского университета сообщили о результатах нового исследования, посвященного отсутствию трения при движении «островков» висмута по графиту. Они подтвердили наличие ранее неизвестной разновидности суперсмазки - эффекта нулевого трения между твердыми веществами. Открытие способно перевернуть принципы проектирования миниатюрных механизмов и транспортных устройств будущего.

Эффект суперсмазываемости проявляется тогда, когда трение между твердыми телами практически исчезает. В обычных условиях трение между двумя поверхностями затрудняет их перемещение относительно друг друга, поскольку существуют силы, которые связывают атомы в обоих материалах, как будто они соединены крошечными пружинами. Но в системах суперсмазки эти крошечные пружины настолько слабы, что два тела могут двигаться без сопротивления.

Ранее наблюдаемый эффект суперсмазки характеризовался одинаковым отсутствием трения во всех направлениях. Достижение польских ученых заключается в выявлении новой формы суперсмазываемости, при которой абсолютная гладкость достигается лишь в одном направлении движения, а в остальных сохраняется обычный уровень трения.

Представленные в публикации микроскопические наблюдения демонстрируют, что кристаллы висмута, размещенные на графитовом слое, вовсе не статичны. Несмотря на твердость, они проявляют свойства подвижности, аналогично каплям масла на раскаленной сковородке, непрерывно мигрируя по подложке.

Анализируя распределение путей миграции кристаллов, ученые установили, что оно подчинено закону степенной зависимости. Большинство частиц сдвигается на незначительные дистанции порядка нескольких десятков нанометров, но некоторые преодолевают существенно большее расстояние вплоть до микронных величин.

Подобная картина характерна для особого типа хаотичного движения - полета Леви, редко встречающегося среди твердых веществ. Обнаруженный механизм имеет значительный потенциал для прогресса нанотехнологий.

Благодаря знанию особенностей передвижения островков висмута на графите специалисты смогут создать материалы со сниженным уровнем трения, традиционно высоким в микроустройствах. Такие материалы найдут применение в широком спектре изделий - от высокоточной механики до транспорта, поскольку низкий коэффициент трения повысит производительность и снизит износ компонентов.