Ett team av forskare från National Research Nuclear University MEPhI och Immanuel Kant Baltic State Federal University föreslog att man skulle använda innovativa tunna filmer för att avsevärt minska friktionen och därmed öka hållbarheten hos ytor i mekanismer. Denna upptäckt kan vara viktig för många områden, från medicin till rymdteknik.

"Tunna filmer är ämnen i fast tillstånd som bara kan vara flera atomlager tjocka. Vanligtvis, deras egenskaper skiljer sig avsevärt från egenskaperna hos de ursprungliga ämnena på makroskalan. Användningsområdena fortsätter att expandera och inkluderar nanoelektronik, optoelektronik, spintronik, elektro-, och fotokatalys, såväl som så viktiga ekonomiområden som rymdteknik och instrumentbyggnad. Mikromodulenheter för rymdfarkoster och medicinsk teknik är också lovande områden där tunna filmer kan användas, sa Vyacheslav Fominski, en projekthandledare som representerar MEPhI.

För att minska friktionen och lösa många andra problem, man kan använda metallkalkogenider, dvs föreningar av övergångsmetaller med svavel, selen, och tellur. De första experimenten som syftade till att erhålla tunna filmer från dessa material började på 1980-talet. Sedan, forskarna var särskilt intresserade av filmernas förmåga att modifiera sina egenskaper när deras struktur eller skikttjocklek förändrades. I deras senaste studie, det ryska laget studerade filmerna som bestod av fyra element:molybden, svavel, kol, och väte.

Först, teamet använde laserimpulser (dussintals nanosekunders varaktighet) riktade mot kol- och molybdenmål för att skapa plasmaflöden av dessa material. När kol och molybden omvandlas till gasfas, de reagerade med vätesulfid pumpad i experimentkammaren, och produkten av reaktionen avsatt på en stålbas. Under denna process, kemiskt aktiva atomer av svavel och väte kunde komma in i den växande beläggningen. Tillsammans, atomerna bildade en tunn film på metallen. Filmens egenskaper berodde på koncentrationen av komponenter och sättet för generering av laserplasmaflöde.

Denna metod kallas reaktiv pulsad laseravsättning och ger jämnare och tätare lager. Det gör det också möjligt för forskare att ändra olika experimentparametrar, vilket påverkar strukturen på slutprodukterna. Detta kraftfulla verktyg för att skapa unika nanostrukturer utvecklas aktivt i många forskningscentra, inklusive MEPhI och BFU.

De tunna filmerna som teamet erhöll var inte mer än 0,5 um tjocka men reducerade friktionen med över 10 gånger:friktionsfaktorn för en stålkula som glider längs en stålplatta i frånvaro av några traditionella flytande smörjoljor översteg aldrig 0,03 (vid normala förhållanden) och -100°?). Detta är samma faktor som skridskor har på is.