Une équipe de scientifiques de l'Université nationale de recherche nucléaire MEPhI et de l'Université fédérale d'État de la Baltique Immanuel Kant ont suggéré d'utiliser des films minces innovants pour réduire considérablement les frottements et ainsi augmenter la durabilité des surfaces dans les mécanismes. Cette découverte peut être importante pour de nombreux domaines, de la médecine aux technologies spatiales.

"Les films minces sont des substances à l'état solide qui ne peuvent avoir que plusieurs couches atomiques d'épaisseur. Habituellement, leurs propriétés sont considérablement différentes des propriétés des substances d'origine à l'échelle macroscopique. Les domaines d'application ne cessent de s'étendre et incluent la nanoélectronique, optoélectronique, spintronique, électro-, et photocatalyse, ainsi que des domaines économiques aussi importants que les technologies spatiales et la construction d'instruments. Les dispositifs à micromodules pour les engins spatiaux et les technologies médicales sont également des domaines prometteurs dans lesquels les films minces peuvent être utilisés, " a déclaré Viatcheslav Fominski, un chef de projet représentant le MEPhI.

Pour réduire les frictions et résoudre de nombreux autres problèmes, on pourrait utiliser des chalcogénures métalliques, c'est-à-dire des composés de métaux de transition avec du soufre, sélénium, et tellure. Les premières expériences visant à obtenir des couches minces à partir de ces matériaux ont commencé dans les années 1980. Puis, les chercheurs se sont particulièrement intéressés à la capacité des films à modifier leurs propriétés lorsque leur structure ou l'épaisseur de la couche changeait. Dans leur étude récente, l'équipe russe a étudié les films composés de quatre éléments :molybdène, soufre, carbone, et l'hydrogène.

D'abord, l'équipe a utilisé des impulsions laser (d'une durée de plusieurs dizaines de nanosecondes) visant des cibles de carbone et de molybdène pour créer des flux de plasma de ces matériaux. Lorsque le carbone et le molybdène se transforment en phase gazeuse, ils ont réagi avec du sulfure d'hydrogène pompé dans la chambre expérimentale, et le produit de la réaction déposé sur une base en acier. Au cours de ce processus, des atomes de soufre et d'hydrogène chimiquement actifs ont pu pénétrer à l'intérieur du revêtement en croissance. Ensemble, les atomes formaient un film mince sur le métal. Les propriétés du film dépendaient de la concentration des composants et du mode de génération du flux laser-plasma.

Cette méthode est appelée dépôt laser pulsé réactif et fournit des couches plus lisses et plus denses. Il permet également aux scientifiques de modifier différents paramètres d'expérience affectant ainsi la structure des produits finaux. Cet outil puissant pour créer des nanostructures uniques est activement développé dans de nombreux centres de recherche, y compris MEPhI et BFU.

Les films minces obtenus par l'équipe n'avaient pas plus de 0,5 um d'épaisseur mais réduisaient le frottement de plus de 10 fois :le facteur de frottement d'une bille d'acier glissant le long d'une plaque d'acier en l'absence d'huiles lubrifiantes liquides traditionnelles n'a jamais dépassé 0,03 (dans des conditions normales et -100° ?). C'est le même facteur que les patins ont sur la glace.