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Première mesure du frottement entre atomes

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Des chercheurs de la chaire de physique expérimentale (corrélation électronique et magnétisme) de l'université de Augsburg ont réussi pour la première fois à mesurer le frottement entre deux atomes grâce à un microscope à force atomique.

La composition d'un atome Crédit : http://marwww.in2p3.fr

Ils ont ainsi réussi à montrer qu'il y a dissipation d'énergie et donc frottement lorsque deux atomes sont éloignes l'un de l'autre jusqu'à ce que la force de cohésion soit rompue. Après relâchement, les atomes reprennent leur position initiale en oscillant avec une fréquence de l'ordre du terahertz, l'énergie stockée est alors dispersée sous forme de chaleur dans leur environnement.

Ce mécanisme "Tomlinson" (du nom du chercheur, qui en 1929 avait le premier décrit le mécanisme théorique de l'apparition du frottement) est la cause essentielle de l'apparition du frottement. En plus de ce mécanisme, il existe également des contributions mineures à la force de frottement, tel que les effets électroniques.

Afin de mesurer la force apparaissant entre une pointe-sonde en tungstène et une surface en silicium, les chercheurs ont utilisé un microscope latéral à modulation de fréquence, une variante de l'AFM, avec lequel la pointe-sonde balaie la surface parallèlement à celle-ci avec une amplitude constante. La perte d'énergie liée au frottement entre la pointe et les atomes surfaciques correspond à l'énergie (facilement mesurable) nécessaire pour maintenir l'amplitude de balayage constante.

Les derniers développements des microscopes à force atomique vont permettre non seulement d'étudier de façon précise le frottement de deux atomes individuels mais également d'apporter des éclairements sur le comportement des liaisons atomiques surfaciques.

Ces recherches ont fait l'objet d'une publication dans la revue américaine "Proceedings of the National Academy of Science" du 27 août 2002.

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