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Miércoles, 10 junio 2015
Física

El punto a escala atómica en el que desaparece toda fricción

La fricción nos rodea por todas partes, actuando contra el movimiento de los neumáticos a lo largo del pavimento, el movimiento de una estilográfica sobre el papel, e incluso el flujo de proteínas en el torrente sanguíneo. Cada vez que dos superficies entran en contacto, se produce fricción, excepto en casos muy especiales donde esta esencialmente desaparece, un fenómeno conocido como “superlubricidad”, en el que las superficies simplemente se deslizan una sobre otra sin resistencia.

 

Ahora el equipo del físico Vladan Vuletic, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos, ha desarrollado una técnica experimental, basada en simulaciones digitales, para investigar la fricción a escala nanométrica. Usando su técnica, los investigadores pueden observar átomos individuales en la interfase entre las superficies. Cambiando la separación de los átomos en una superficie, observaron un punto en el que la fricción desaparece.

 

Este hallazgo puede marcar un antes y un después en el control de la fricción, desterrándola en casos, como el de las nanomáquinas, donde es vital librarse de ella. La fricción no deseada siempre es un problema, pero en la escala nanométrica puede ocasionar una fuerza proporcionalmente mayor que en el mundo macroscópico, provocando por ejemplo desgaste y daños en diminutos motores de una manera mucho más rápida que lo que sucede a escalas más grandes.

 

[Img #28355]

 

La nueva técnica es capaz de ayudar a ajustar la fricción entre dos superficies, hasta el punto que esta puede desaparecer del todo. Los investigadores del MIT han desarrollado una interfaz de fricción a escala atómica. La superficie ondulada azul representa una retícula óptica; las bolas rojas representan iones; los muelles entre ellas representan fuerzas de Coulomb entre los iones. Ajustando el espaciado en la superficie superior conformada por los iones de cristal para que deje de coincidir con la superficie ondulada de abajo, la fricción desaparece. Los iones se deslizan suavemente a lo largo de la superficie en un movimiento parecido al de una oruga. Este descubrimiento podría ayudar al desarrollo de nanomáquinas, construidas con componentes del tamaño de moléculas individuales. (Ilustración: Christine Daniloff / MIT / Alexei Bylinskii)

 

La habilidad de ajustar la fricción hasta desterrarla en el caso de las nanomáquinas (diminutos robots construidos con componentes del tamaño de moléculas individuales) podría revolucionar este sector tecnológico. A lo largo de la historia de la ciencia, pero sobre todo con el advenimiento de la nanotecnología, muchos esfuerzos se han dedicado a entender el mecanismo más íntimo de la fricción y a lograr controlarla por completo, porque es uno de los factores que limitan a las nanomáquinas. Sin embargo, se ha producido un progreso relativamente escaso a la hora de controlar la fricción a cualquier escala. Gracias a la investigación del equipo de Vuletic, Alexei Bylinskii y Dorian Gangloff, por vez primera se puede vislumbrar a escala atómica la transición desde la fricción a la superlubricidad.

 

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