Tření je definováno jako odporová síla působící mezi dvěma makroskopickými objekty, které jsou ve vzájemném kontaktu a pohybují se vůči sobě. S třecí silou se setkáváme při naší každodenní činnosti a ročně způsobuje významné finanční škody v důsledku energetických ztrát nebo opotřebování materiálů. Její hlubší pochopení může výrazně snížit energetickou náročnost naší společnosti. Přes více než tři století intenzivního výzkumu není mechanismus tření plně pochopen a proto jsme v laboratoři "Nanosurf" realizovali nový koncept měření laterálních sil na atomární úrovni pomocí mikroskopu atomárních sil (viz obrázek).
Měření prokázala, že tření je závislé na vzájemné orientaci atomární struktury povrchů dotýkajících se těles. Provedené teoretické simulace interakce hrotu mikroskopu s daným povrchem křemíku dávají vynikající shodu s naměřenými experimentálními údaji. Shoda nám umožnila prokázat, že původ směrové závislosti třecí síly na atomární úrovni je v rozdílné excitaci vibračních stupňů volnosti. Vibrační módy odpovídají pohybu dvou povrchových atomů křemíku, kmitajících kolmo k povrchu v opačné fázi. Tyto výsledky otevírají zcela nové možnosti při studiu tření. O významu práce svědčí fakt, že článek byl vybrán editorem časopisu do rubriky Editors‘ Suggestion a Physics Viewpoint.
Výsledky experimentálních měření s atomárním rozlišením laterálních atomárních sil ve směru kolmém k dimerům křemíku (vlevo nahoře) a směru rovnoběžném (vpravo nahoře), doplněné o odpovídající atomární modely (bílá kulička reprezentuje atom vodíku, žlutá atom křemíku). Dolní obrázky ukazují rozdílný průběh laterálních sil, získaných v charakteristickém směru vyznačeném čarou na horním obrázku. Plná čára představuje experimentální hodnoty a tečkovaná hodnoty získané z počítačových simulací.
1Institute of Experimental and Applied Physics, University of Regensburg, D-93053 Regensburg, Germany
2Institute of Physics, Academy of Sciences of the Czech Republic, v. v. i., Na Slovance 2, 182 21 Prague 8, Czech Republic
Copyright © 2008-2014, Fyzikální ústav AV ČR, v. v. i.
