Un groupe de recherche du National Institute for Materials Science (NIMS) a découvert que la quantité de force de friction entre les molécules organiques et un substrat de saphir dans le vide peut être modifiée à plusieurs reprises en démarrant et en arrêtant l'irradiation par la lumière laser.

Un groupe de recherche NIMS dirigé par Masahiro Goto, Chercheur en chef distingué, Centre de recherche verte sur l'énergie et les matériaux environnementaux, et Michiko Sasaki, chercheur postdoctoral, Le Center for Materials Research by Information Integration (actuellement stagiaire postdoctoral à l'Université de Tokyo) a découvert que la quantité de force de friction entre les molécules organiques et un substrat de saphir dans le vide peut être modifiée à plusieurs reprises en démarrant et en arrêtant l'irradiation de la lumière laser. Cette découverte pourrait potentiellement conduire au développement d'une technologie permettant de contrôler le mouvement des micromachines et autres petites pièces d'entraînement.

Les performances des micromachines, utilisées comme composants mobiles dans de petits appareils tels que les capteurs d'accélération et les gyroscopes, sont fortement affectées par la force d'adhérence (la force d'attraction entre deux ou plusieurs matériaux qui se collent les uns aux autres). La force d'adhérence dans une micromachine augmente la force de frottement. Étant donné que l'augmentation de la force de friction entrave sérieusement le mouvement des composants mobiles, il est nécessaire de maintenir un faible niveau de force d'adhérence. En outre, si le niveau de force de frottement peut être contrôlé, il peut être possible de contrôler le mouvement de micromachines, conduisant à l'expansion de leur utilisation et à l'amélioration de leurs fonctions. Une grande attention était auparavant portée aux techniques permettant aux matériaux à base de silicium, un matériau de micromachine majeur, être recouvert de carbone de type diamant, monocouches auto-assemblées, ou des films organiques fluorés afin de réduire la force de frottement et ainsi améliorer le mouvement des micromachines. Cependant, il était difficile de contrôler les coefficients de frottement de deux pièces adjacentes en les revêtant car les coefficients sont déterminés majoritairement par les matériaux utilisés dans ces pièces.

Le groupe de recherche a inventé une méthode complètement nouvelle de contrôle de la force de friction entre les matériaux en utilisant une irradiation lumineuse. Spécifiquement, le groupe a irradié une zone localisée d'un porte-à-faux recouvert de molécules organiques avec une lumière laser et a observé que la force de friction entre le porte-à-faux revêtu et un substrat en saphir augmentait de 15 % à l'aide d'une technique microscopique à sonde à balayage connue sous le nom de mode de force de frottement. De plus, le groupe a pu augmenter et diminuer la force de friction à plusieurs reprises en allumant et éteignant la lumière laser.

Ces découvertes peuvent conduire au développement de techniques pour contrôler le mouvement des micromachines et contribuer à l'identification du mécanisme de friction de base. Alors que le contrôle de la force de friction par la lumière au niveau nano a été réalisé dans cette étude, la technique peut également être applicable au contrôle des phénomènes de frottement au niveau macro.