Forskarna släpade en sfär över en glasyta dekorerad med speciella fluorescerande molekyler. Kredit:HIMS / UvA
Kemister och fysiker vid universitetet i Amsterdam belyser en avgörande aspekt av friktion:hur saker börjar glida. Med hjälp av fluorescensmikroskopi och dedikerade fluorescerande molekyler kan de peka ut hur och när friktionen vid kontakten mellan två objekt övervinns och glidning börjar inträffa. De rapporterar om detaljerna i denna viktiga övergång från statisk till dynamisk friktion i The Journal of Physical Chemistry Letters .
Friktion står för uppskattningsvis 25 % av världens energiförbrukning. En av nyckelfrågorna för stabiliteten i många system är hur och när föremål börjar glida i förhållande till varandra – tänk på jordbävningar eller din fot på marken. När två objekt berörs bildas kontaktytan av de många mikroskopiska utsprången på de två gränssnitten som berör och låser. Applicering av en skjuvkraft gör att föremålen glider längs med varandra och bryter dessa initiala kontakter.
Dra en sfär över en glasyta
Vid universitetet i Amsterdam har grupperna av prof. Daniel Bonn (Institute of Physics) och prof. Fred Brouwer (Van 't Hoff Institute of Molecular Sciences) ett pågående samarbete för att undersöka friktionsprocessen ner till den mikroskopiska nivån av grovhet . I tidningen som just publicerats i The Journal of Physical Chemistry Letters de rapporterar om experiment där en sfär släpas över en glasyta.
Glasytan har dekorerats med en speciell typ av molekyler (fluorogena mekanoforer) som börjar avge ljus (fluorescens) när de utsätts för påfrestningar från skjuvkraften. I samma ögonblick som denna kraft försvinner återgår molekylerna till sin stabila, icke-fluorescerande form.
Detta gör det möjligt för forskare att direkt visualisera och kvantifiera den mikroskopiska skjuvkraften ner till den mikroskopiska grovhetsnivån och fastställa hur den utvecklas under övergången från det statiska till det rörliga tillståndet. Forskarna finner bland annat att strax innan glidning sker fortplantar sig en glidvåg från kanten mot mitten av det makroskopiska kontaktområdet. Detta möjliggör en kvantitativ och mikroskopisk lokal förståelse av hur ytor börjar glida.
