Experimentella procedurer. (A) Metallmasker bestående av Pd (10 nm) och Au (15 nm) tillverkas på den nyklyvda ytan av ett HOPG-prov med elektronstrålelitografi och lyfttekniker. Mesastrukturerna framträder under en torr syreplasmaetsning, som selektivt tunnar ner endast den oskyddade HOPG-ytan med 50 nm. Mesastrukturerna klipps längs ett basalt glidplan genom att applicera en motsvarande kraft på den översta metallytan. (B) Vidhäftningsenergin bestäms genom att mäta linjespänningskraften FL som verkar på skurna cylindriska mesas. Stabilisering av en rotationsaxel är möjlig, tillåter rotation av mesan runt cylinderaxeln, medan en hantelstruktur ger flera stabila jämvikter närhelst cylindriska sektioner överlappar varandra. (C) Schematisk av AFM-experimentet. En Pt/Ir-spets kallsvetsas till metallmasken ovanpå mesas. Kraft appliceras genom en skjuvrörelse, och skjuvkraften mäts via den inducerade fribärande torsionen. (D) Svepelektronmikroskopibild av cylindriska mesastrukturer med en radie på 200 nm och etsdjup på 50 nm. (E) AFM-bild av en helt skuren cylindrisk mesa (100 nm höjdområde kartlagt till olinjär färgskala). Mesan skjuvades i ett basalplan 10 nm över substratytan, och den övre delen lades ner på substratytan till höger om den ursprungliga mesan. Spetskontaktpunkten nära centrum är synlig som en liten kulle på Au-toppytan. Kredit:(c) Vetenskap 8 maj 2015:Vol. 348 nr. 6235 s. 679-683. DOI:10.1126/science.aaa4157
(Phys.org)—Ett litet team av forskare vid IBM Research–Zürich, har hittat ett nytt sätt att mäta friktionen när två plan av högordnad pyrolytisk grafit (HOPG) flyttas mot varandra. I deras papper publicerad i tidskriften Vetenskap , teamet förklarar hur deras teknik fungerar och vad de hittade när de använde den med några grafitmaterial. Kenneth Liechti från University of Texas erbjuder en Perspektiv del om det arbete som gjorts av teamet i samma tidningsnummer och föreslår sätt på vilka den nya tekniken kan visa sig användbar för design och tillförlitlighet hos nano- och mikroelektriska system.
Allt eftersom arbetet har fortskridit med att utveckla 2D-material, mest känt med grafen eller nanorör, andra forskare har varit upptagna med att studera sådana material för att lära sig mer om deras egenskaper – förhoppningen är att de kan visa sig användbara för att utveckla extremt små elektriska system. Men för att det ska hända, saker som hur friktion fungerar med dem måste förstås. Ända tills nu, forskare som försöker mäta friktion som involverar 2D-material i nanoskala har varit tvungna att använda sonder, notera och mäta de svängningar som uppstår när två av materialen skaver mot varandra. I denna nya ansträngning, forskarna har hittat ett sätt att mäta den typen av friktion utan att behöva röra något av materialen.
Teamet på IBM använde ett atomkraftmikroskop för att applicera en skjuvkraft på två skivor av HOPG (ungefär 50 nm tjocka med radier från 50-300 nm). Metoden gör det möjligt att mäta friktionspåverkan på skivorna när de trycks på olika sätt - med lateral friktion, till exempel när en skiva flyttas längs en rak linje mot en annan, eller när vridmoment är involverat genom att vrida eller snurra en skiva ovanpå den andra.
Som en del av deras forskning, teamet hittade också flera fall av jämviktstillstånd som var resultatet av att skivorna förflyttades mot varandra, ett fynd som skulle kunna leda till en metod att använda HOPG-material som switchar i en minnesenhet. Som Liechti noterar, forskarna har kommit på ett bättre sätt att mäta friktion med sådan materialanvändning och med nanoskalade skiktade material i allmänhet, vilket kan bidra till att bana väg för deras användning i framtida nanoskaliga enheter.
© 2015 Phys.org
