Les progrès récents dans la recherche sur la friction réalisés par une équipe internationale ont clarifié le comportement des molécules sur les surfaces, approfondissant ainsi notre compréhension du frottement statique et dynamique grâce à des techniques et des calculs de microscope innovants.
La friction, phénomène quotidien, laisse les scientifiques perplexes depuis des siècles. Malgré des recherches approfondies, sa connaissance reste incomplète, en grande partie parce qu’elle implique des interactions complexes à différents niveaux. Parvenir à une compréhension précise des conditions de contact précises entre les objets est un défi de longue date, un exploit récemment rendu possible grâce aux progrès de la microscopie à sonde à balayage.
Progrès technologique et mystères persistants
Pourtant, même avec ces avancées technologiques, les subtilités du frottement dynamique – la force nécessaire pour maintenir le mouvement d’une molécule – sont restées insaisissables. Alors que les scientifiques pouvaient mesurer le frottement statique en déplaçant une seule molécule sur une surface, la mesure et la compréhension théorique du frottement dynamique restent encore à découvrir.
Figure 1 : Frottement dynamique au niveau atomique. (A) Illustration de la molécule de CO manipulée sur une surface de cuivre par une pointe métallique. (B) Modifications des états d’adsorption de la molécule de CO lorsque la pointe se déplace horizontalement sur la surface. Les énergies d’interaction entre la pointe et le CO sont représentées par différentes lignes : CO sur le site supérieur (courbe noire), sur le site pont (courbe rouge) et sur le site supérieur voisin (courbe bleue). Au fur et à mesure que la pointe progresse, l’état d’adsorption réel du CO suit les lignes pleines. Les transitions entre les différents sites d’adsorption (croix verte) fournissent des informations clés sur les subtilités du frottement dynamique. Crédit : Société américaine de physique
Une étude révolutionnaire
Maintenant, en écrivant Lettres d’examen physique et Physical Review B, une équipe collaborative de l’Université de Kanazawa (Japon), du Centre international de physique de Donostia (Espagne) et de l’Université de Ratisbonne (Allemagne) rapportent leur étude révolutionnaire qui approfondit ce défi. Ils ont minutieusement examiné la manipulation d’une molécule de monoxyde de carbone (CO) sur une surface de cuivre monocristallin à l’aide d’un microscope à force atomique. Appuyés par des calculs ab initio, leurs résultats mettent en lumière :
• Comment la molécule de CO se positionne par rapport à la pointe et à la surface du microscope.
• La relation entre le mouvement de la molécule induit par la pointe, la dissipation d’énergie et le frottement statique et dynamique.
Cette recherche se démarque par sa clarté sans équivoque sur le processus de friction. Non seulement cela fournit de nouvelles informations sur un phénomène étudié depuis longtemps, mais il ouvre également la voie à de futures études sur les processus de relaxation par dissipation d’énergie.
