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  • Une nouvelle façon de mesurer le frottement entre des matériaux de graphite pyrolytique hautement ordonnés

    Procédures expérimentales. (A) Des masques métalliques constitués de Pd (10 nm) et d'Au (15 nm) sont fabriqués sur la surface fraîchement clivée d'un échantillon HOPG par des techniques de lithographie et de décollage par faisceau d'électrons. Les structures mesa émergent lors d'une gravure plasma à l'oxygène sec, qui amincit sélectivement uniquement la surface HOPG non protégée de 50 nm. Les structures mesa sont cisaillées le long d'un plan de glissement basal en appliquant une force correspondante à la surface métallique supérieure. (B) L'énergie d'adhérence est déterminée en mesurant la force de tension de ligne FL agissant sur les mesas cylindriques cisaillés. La stabilisation d'un axe de rotation est possible, permettant la rotation de la mesa autour de l'axe du cylindre, tandis qu'une structure d'haltères fournit de multiples équilibres stables chaque fois que les sections cylindriques se chevauchent. (C) Schéma de l'expérience AFM. Un embout Pt/Ir est soudé à froid sur le masque métallique au-dessus des mesas. La force est appliquée par un mouvement de cisaillement, et la force de cisaillement est mesurée via la torsion en porte-à-faux induite. (D) Image de microscopie électronique à balayage de structures mesa cylindriques avec un rayon de 200 nm et une profondeur de gravure de 50 nm. (E) Image AFM d'une mesa cylindrique complètement cisaillée (plage de hauteur de 100 nm mappée à une échelle de couleurs non linéaire). La mesa a été cisaillée à un plan basal à 10 nm au-dessus de la surface du substrat, et la section supérieure a été déposée sur la surface du substrat à droite de la mesa d'origine. Le point de contact de la pointe près du centre est visible sous la forme d'un petit monticule sur la surface supérieure de Au. Crédit :(c) Science 8 mai 2015 :Vol. 348 non. 6235 pages 679-683. DOI :10.1126/science.aaa4157

    (Phys.org)—Une petite équipe de chercheurs d'IBM Research–Zürich, a trouvé une nouvelle façon de mesurer le frottement impliqué lorsque deux plans de graphite pyrolytique hautement ordonné (HOPG) sont déplacés l'un contre l'autre. Dans leur article publié dans la revue Science , l'équipe explique comment fonctionne leur technique et ce qu'ils ont trouvé en l'utilisant avec certains matériaux en graphite. Kenneth Liechti de l'Université du Texas propose une Perspective article sur le travail effectué par l'équipe dans le même numéro de revue et suggère des façons dont la nouvelle technique pourrait s'avérer utile pour la conception et la fiabilité des nano et micro systèmes électriques.

    Au fur et à mesure de l'avancement des travaux de développement de matériaux 2D, le plus connu avec du graphène ou des nanotubes, d'autres chercheurs se sont occupés d'étudier ces matériaux pour en savoir plus sur leurs propriétés - l'espoir est qu'ils puissent s'avérer utiles pour développer des systèmes électriques extrêmement petits. Pour que cela se produise cependant, des choses comme la façon dont la friction fonctionne avec eux doivent être comprises. Jusqu'à maintenant, les scientifiques qui tentent de mesurer le frottement impliquant des matériaux 2D à l'échelle nanométrique ont dû utiliser des sondes, noter et mesurer les oscillations qui se produisent lorsque deux des matériaux frottent l'un contre l'autre. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont trouvé un moyen de mesurer ce type de friction sans avoir à toucher l'un ou l'autre des matériaux.

    L'équipe d'IBM a utilisé un microscope à force atomique pour appliquer une force de cisaillement à deux disques de HOPG (environ 50 nm d'épaisseur avec des rayons allant de 50 à 300 nm). La méthode permet de mesurer l'impact de frottement sur les disques lorsqu'ils sont poussés de différentes manières - avec un frottement latéral, par exemple lorsqu'un disque est déplacé le long d'une ligne droite contre un autre, ou lorsque le couple est impliqué en tordant ou en faisant tourner un disque sur l'autre.

    Dans le cadre de leurs recherches, l'équipe a également trouvé plusieurs cas d'états d'équilibre résultant du mouvement des disques les uns contre les autres, une découverte qui pourrait conduire à une méthode d'utilisation des matériaux HOPG comme commutateurs dans un dispositif de mémoire. Comme le note Liechti, les chercheurs ont mis au point un meilleur moyen de mesurer la friction avec une telle utilisation de matériaux et avec des matériaux stratifiés à l'échelle nanométrique en général, ce qui pourrait aider à ouvrir la voie à leur utilisation dans de futurs dispositifs à l'échelle nanométrique.

    © 2015 Phys.org




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