Znajdź zawartość

Uczeni odkryli nowy typ tarcia, który zachodzi tylko pomiędzy nanocząsteczkami. "Balistyczne nanotarcie" odkryto w laboratorium, podczas ześlizgiwania cząstek złota po grafitowej powierzchni. Nowy rodzaj tarcia powodował, że złoto poruszało się całkowicie inaczej niż większe ślizgające się obiekty. Eksperymenty wykazały, że na ześlizgujące się po graficie złoto nie podlega znoszeniu ani ruchom Browna, które normalnie w nanoskali są istotnymi zjawiskami. Dlatego też szybkie ześlizgiwanie się cząstek złota nazwano "balistycznym". Ruch złota nie odbywał się jednak bez zakłóceń. Gdy cząstki trafiały na obszar fluktuacji termicznych, część energii zamieniała się w ruch obrotowy. Gdy natomiast już na początku powolnego ześlizgiwania się cząsteczkom celowo nadano rotację, to po napotkaniu obszaru fluktuacji termicznych, ruch rotacyjny zatrzymywał się, a ześlizgiwanie ulegało nagłemu przyspieszeniu. Naukowcy zwracają uwagę, że podobne zjawiska można obserwować tylko w przypadku niewielkich ilości materii, które poruszają się dość szybko. Prace nad siłami działającymi w nanoskali są niezwykle istotne dla przyszłego rozwoju techniki. Projektując nanomaszyny inżynierowie będą musieli brać pod uwagę właśnie takie zjawiska, jak opisane powyżej.

Rozwój elektroniki przebiega od lat w niezwykłym tempie, ale tworzenie kolejnych generacji układów scalonych staje się coraz trudniejsze. Inżynierowie zajmują się przede wszystkim dwoma problemami: zmniejszaniem rozmiaru elementów i redukcją wytwarzanego przez nie ciepła. Tymczasem ilość tzw. odpadowego ciepła zależy od oporu elektrycznego, a ten wzrasta w miarę miniaturyzacji. Przy obecnej skali układów scalonych w ogóle niemożliwe jest użycie metalowych połączeń, bo nagrzewają się tak bardzo, że topią się, niszcząc jednocześnie układ. Niewykluczone, że będzie możliwe rozwiązanie obu tych problemów za jednym zamachem. Stworzenie nadprzewodzącego drutu o szerokości zaledwie jednego nanometra i długości czterech ogłosił prof. Saw-Wai Hla z Ohio University w Atenach (ale Atenach w amerykańskim Ohio). To najmniejszy obecnie stworzony nadprzewodnik, czyli materiał nie posiadający w ogóle oporu elektrycznego, stworzony z czterech par molekuł. Dotychczas sądzono, że efekt nadprzewodnictwa nie jest w ogóle możliwy w tak małej skali. Dokonano tego syntetyzując organiczną sól galu - (BETS)2-GaCl4 - i umieszczając ją na gładkiej, srebrnej powierzchni. Aby zbadać właściwości takiej struktury musiano się posłużyć mikroskopem tunelowym i ochłodzić badaną próbkę do temperatury zaledwie 10 kelvinów. Łańcuchy cząsteczek o długości krótszej niż 50 nanometrów stopniowo traciły właściwości, ale nadprzewodnictwo występowało jeszcze przy długości 3,5 nanometra. To przełom w dziedzinie nadprzewodnictwa, ale zarazem dopiero początek drogi. Prof. Hla zapowiada dalsze badania z udziałem innych soli organicznych, które mogłyby wykazywać podobne cechy w wyższych temperaturach. Odkrycie że nadprzewodnictwo w nanoskali jest w ogóle możliwe, otwiera wg autora badań, nowe horyzonty badań i zastosowań, aż do układów elektronicznych budowanych z pojedynczych organicznych molekuł. Profesor Saw-Wai Hla pracuje w Ohio University od 2001 roku, wraz ze swoim zespołem zajmuje się budową struktur atomowych i nanotechnologią, m.in. półprzewodnikami i manipulacją elementami organicznymi w nanoskali.