Une étude publiée par Andrea Vanossi, Nicola Manini et Erio Tosatti - trois chercheurs de SISSA - en PNAS ( Actes de l'Académie nationale des sciences ) fournit un nouvel outil pour mieux comprendre le fonctionnement du frottement de glissement en nanotribologie, par des cristaux colloïdaux.

En étudiant théoriquement ces systèmes de microparticules chargées, les chercheurs sont capables d'analyser les forces de friction grâce à des simulations de dynamique moléculaire avec une précision jamais vue auparavant.

"Il y a plusieurs potentialités très concrètes", a déclaré Andrea Vanossi, l'un des membres du groupe de recherche. « Il suffit de penser à la miniaturisation constante des composants de haute technologie et de tous les différents secteurs des nanotechnologies :si nous comprenons comment fonctionne le frottement à ces niveaux, nous pourrons créer des moteurs moléculaires ou des microsystèmes fonctionnels encore plus efficaces".

Les colloïdaux font partie de notre vie quotidienne (par exemple, le lait, asphalte ou fumée) et se différencient selon l'état de la substance dispersée et dispersante (liquide, solide ou gazeux).

Les simulations ont été réalisées par SISSA en collaboration avec ICTP, le Département de Physique de Milan et l'Institut CNR-IOM de Fabrication de Matériaux et ils ont permis de comprendre ce qui se passe lorsqu'une monocouche colloïdale glisse contre un réticule optique en modifiant certains paramètres comme l'ondulation de surface, vitesse de dérive ou géométrie de contact.

La méthode de recherche est aussi quelque chose de nouveau. Avant la réalisation de cette simulation, seules quelques expériences récentes menées en Allemagne ont tenté pour la première fois de décrire le comportement de particules individuelles d'un colloïde dans des conditions de frottement, mais jamais d'une manière aussi précise.

Plus en détail, les chercheurs suggèrent également un moyen d'extraire directement l'énergie perdue lors de la friction en utilisant les données de glissement du colloïde. "Cette étude est innovante aussi car elle permettra de prédire les différents régimes de frottement statique réalisés en fonction de la densité de colloïdes et de la force du réticule optique", a ajouté Erio Tosatti, un autre membre du groupe de recherche. "Tout cela nous laisse supposer que les surfaces solides cristallines agiront de manière similaire. Nous n'avons jamais pu faire une telle hypothèse auparavant".

Cette étude ouvrira la voie à de nouveaux systèmes pour explorer la complexité d'événements similaires, peut-être à une échelle microscopique.