À l’échelle nanométrique, la force intermoléculaire dominante qui régit l’écoulement des liquides est la viscosité. La viscosité est une mesure de la résistance d'un fluide à l'écoulement et résulte des interactions entre les molécules du fluide. En général, plus la viscosité d’un fluide est élevée, plus la friction qu’il subit lors de son écoulement est importante.

À l'échelle nanométrique, la viscosité des liquides est considérablement affectée par le confinement du fluide dans des nanocanaux ou des nanopores. Ce confinement entraîne plusieurs facteurs qui contribuent à une augmentation des frictions :

1. Surface augmentée : Les nanocanaux ou nanopores ont un rapport surface/volume important par rapport aux systèmes à plus grande échelle. À mesure que le liquide s'écoule dans ces espaces confinés, les molécules du liquide interagissent plus fréquemment avec les atomes ou les molécules de la surface, entraînant une friction accrue.

2. Rugosité de la surface : Les surfaces des nanocanaux ou des nanopores ne sont souvent pas parfaitement lisses, et la présence de rugosités ou d'irrégularités peut encore augmenter la friction. Au fur et à mesure que le liquide s'écoule, il rencontre ces irrégularités de surface, ce qui peut provoquer des collisions entre les molécules et éprouver une résistance, entraînant une friction accrue.

3. Forces intermoléculaires : À l’échelle nanométrique, les forces intermoléculaires deviennent plus prononcées en raison de la proximité des molécules. Ces forces, telles que les forces de Van der Waals et les interactions électrostatiques, peuvent attirer ou repousser les molécules du liquide vers la surface du nanocanal ou du nanopore. Cette interaction peut gêner l’écoulement du liquide et contribuer à augmenter la friction.

4. Superposition liquide : Dans les nanocanaux, les molécules liquides proches de la surface peuvent s’organiser en couches distinctes en raison de la forte interaction avec la surface. Ces couches peuvent présenter des caractéristiques d’écoulement différentes par rapport au liquide en vrac, entraînant une friction supplémentaire.

5. Effets de résolution : Lorsqu'un liquide s'écoule à travers des nanocanaux ou des nanopores, les molécules de solvant peuvent interagir avec les atomes ou molécules de surface, formant une couche de solvatation. Les propriétés de cette couche de solvatation peuvent influencer le comportement d’écoulement du liquide, augmentant potentiellement la friction.

En raison de ces facteurs, la friction subie par les liquides circulant à l’échelle nanométrique peut être considérablement plus élevée que celle des systèmes à plus grande échelle. Cette friction accrue peut avoir un impact sur diverses applications, notamment la microfluidique, la nanofluidique et la lubrification à l'échelle nanométrique, et nécessite un examen attentif et des stratégies d'ingénierie pour atténuer ses effets.