Il est possible de faire varier (même dramatiquement) les propriétés de glissement des atomes sur une surface en changeant la taille et la "compression" de leurs agrégats :une étude expérimentale et théorique menée avec la collaboration de SISSA, l'Istituto Officina dei Materiali du CNR (Iom-Cnr-Democritos), ICTP à Trieste, l'Université de Padoue, l'Université de Modène et Reggio Emilia, et l'Istituto Nanoscienze du CNR (Nano-Cnr) à Modène, vient de paraître dans Nature Nanotechnologie .

(Nano)îles qui glissent librement sur une mer de cuivre, mais quand ils deviennent trop gros (et trop denses) ils finissent par se coincer :cela résume bien le système étudié dans une étude qui vient d'être publiée dans Nature Nanotechnologie . « Nous pouvons soudainement passer d'un état de superlubrification à un état de frottement extrêmement élevé en faisant varier certains paramètres du système étudié. Dans cette étude, nous avons utilisé des atomes du gaz noble xénon liés les uns aux autres pour former des îlots à deux dimensions, déposé sur une surface de cuivre (Cu 111). A basse température, ces agrégats glissent pratiquement sans frottement, " explique Giampaolo Mistura de l'Université de Padoue. " Nous avons augmenté la taille des îles en ajoutant des atomes de xénon et jusqu'à ce que toute la surface disponible soit couverte, le frottement a diminué progressivement. Au lieu, lorsque l'espace disponible s'est épuisé et que l'ajout d'atomes a provoqué la compression des îles, puis nous avons vu une augmentation exceptionnelle de la friction."

L'étude a été divisée en une partie expérimentale (principalement réalisée par l'Université de Padoue et Nano-Cnr/Université de Modène et Reggio Emilia) et une partie théorique (basée sur des modèles informatiques et des simulations) menée par SISSA/Iom-Cnr-Democritos /ICTP. "Pour comprendre ce qui se passe quand les îles sont compressées, nous devons apprécier le concept de « commensurabilité d'interface », " explique Roberto Guerra, chercheur à l'École internationale d'études avancées (SISSA) de Trieste et parmi les auteurs de l'étude. « Nous pouvons considérer le système que nous avons étudié comme un système composé de briques Lego. Le substrat de cuivre est comme un assemblage horizontal de briques et les îlots de xénon comme des briques détachées simples, " commente Guido Paolicelli du CNR Nanoscience Institute. " Si le substrat et les îlots sont constitués de briques différentes (en termes de largeur et de distance entre les plots), les îles ne resteront jamais collées au substrat. Cette situation reproduit notre système à des températures légèrement supérieures au zéro absolu où l'on observe un état de superlubrification pratiquement sans frottement. Cependant, l'augmentation de la surface des îlots et la compression du matériau qui en résulte font que les îlots deviennent proportionnels au substrat - comme des briques Lego ayant le même pas - et lorsque cela se produit, ils se coincent soudainement."

L'étude est la première à démontrer qu'il est possible de faire varier considérablement les propriétés de glissement des nano-objets. « On peut imaginer un certain nombre d'applications pour cela, " conclut Guerra. "Par exemple, des nanoroulements pourraient être développés qui, sous certaines conditions, sont capables de bloquer leur mouvement, d'une manière totalement réversible."