Tắt Ma sát trong Máy kích cỡ Nano

Một kỹ thuật mới có thể làm giảm ma sát bằng một cú gõ nhẹ của một cái công-tắc, các nhà vật lý cho biết.


Cách thông thường để khắc phục ma sát là dùng một lớp phủ chất bôi trơn dồi dào, có thể là một số loại chất lỏng như dầu hoặc chất rắn như than chì.

Nhưng đó rõ ràng là một giải pháp vĩ mô. Tuy nhiên trong những năm gần đây các nhà vật lý đã trở nên ngày càng quan tâm đến ma sát ở cấp độ nano. Những vấn đề phát sinh trong các thiết bị như ổ đĩa máy tính có thể bị dính do ma sát trượt rất khó khắc phục.

Hôm nay, Andrea Vanossi, tại Đại học Modena và Reggio Emilia, và một vài người bạn nghiên cứu tỉ mỹ theo cách thú vị cho việc giảm ma sát ở cấp độ nano.

Ý tưởng, đã có khoảng một vài năm nay, là lắc các bề mặt liên quan. Điều đó có ý nghĩa trên một mức độ trực quan nhưng chính xác làm sao cách này có thể làm giảm ma sát chưa bao giờ được nghiên cứu đầy đủ.

Vanossi và đồng nghiệp kiểm tra hành vi của một đầu nhọn duy nhất, chẳng hạn như một đầu nhọn của kính hiển vi nguyên tử mạnh, tiếp xúc với một bề mặt một chiều. Trong các tình huống bình thường, mũi nhọn và các nguyên tử trên bề mặt tự sắp xếp theo cách giảm thiểu năng lượng của chúng. Chính rào cản năng lượng này là nguyên nhân gây ra ma sát trượt dính.

Khắc phục ma sát thực sự là vấn đề khắc phục rào cản này.

Đó là nơi mà các dao động trở nên quan trọng. Lắc bề mặt (hoặc đầu nhọn) và điều này ngay lập tức nâng đầu nhọn ra khỏi mức tối thiểu này, cho phép nó khám phá ra những hình ảnh năng lượng. Điều này tương đương với việc trượt phẳng, hoặc ít nhất là trượt mượt mà. Vanossi và đồng nghiệp nghiên cứu mối quan hệ giữa ma sát và rung động ở các  tần số và biên độ khác nhau.

Rung động như thế làm giảm đáng kể ma sát. Trên thực tế, cơ bản cho phép ma sát có thể bật và tắt được.

Nhưng Vanossi và đồng nghiệp có một kết quả thú vị khác. Họ nói rằng một khi các dao động đã khắc phục được ma sát trượt dính, chúng có thể giúp duy trì chuyển động. Trong thực tế, mũi nhọn có thể cưỡi trên những dao động, giống như một người cưỡi trên sóng cưỡi đại dương.

Điều đó cho thấy một toàn cảnh rằng cơ chế tương tự làm giảm ma sát cũng có thể giúp di chuyển các hạt xung quanh bề mặt, với các sóng dự tính thích hợp.

Điều đó có thể bật ra được đặc biệt quan trọng cho các thiết bị cơ điện tử siêu nhỏ (microelectromechanical). MEMS đã từng được xem là máy sẽ thay đổi thế giới nhưng chúng tôi vẫn đang chờ đợi cho cuộc cách mạng này phần lớn là vì vấn đề 'dính’ (stiction). Các máy này rất thường xuyên bị dính và do đó vẫn còn đang bị tắc ở đây.

Để giải quyết vấn đề này có thể là chỉ cần lắc nhẹ và thật cẩn thận.