纳米级摩擦效应可导致电荷密度波附近能量高损

2013-12-25

由瑞士巴塞尔大学和英国华威大学、里雅斯特国际理论物理中心(ICTP)等研究机构组成的一个国际研究团队,观察到在电荷密度波附近的摩擦作用会引起较强的能量损失.

据物理学家组织网近日报道，由瑞士巴塞尔大学和英国华威大学、里雅斯特国际理论物理中心(ICTP)等研究机构组成的一个国际研究团队，观察到在电荷密度波附近的摩擦作用会引起较强的能量损失。这对于纳米级摩擦的控制可能具有实际意义，特别是作为摩擦效应或可被调制为距离和电压的一个函数。该研究成果已发表在科学期刊《自然·材料》上。

摩擦往往被视为导致磨损和造成能量损失的一种不良现象。然而，反过来，过少的摩擦又可能是一个缺点，例如，在结冰的表面上行驶或在潮湿的路面上驾驶。因此，对摩擦作用的认识是非常重要的，特别在纳米技术的领域当中，摩擦在纳米尺度下必须得到控制。这项新研究将有助于更好地理解在微观层面摩擦是如何工作的。

在实验中，巴塞尔大学实验物理学恩斯特·迈尔教授带领研究团队，在铌和硒原子层状结构的表面上振荡原子力显微镜纳米尺寸的尖端。他们选择该组合是由于其独特的电学性质，特别是在极低温度下形成的电荷密度波，即电子不再均匀地分布在一种金属里，而是在高、低范围之间形成电子密度的波动区域。

他们在这些电荷密度波的周边和原子力显微镜的尖端之间，甚至在几个原子直径相对较大的距离记录到非常高的能量损失。迈尔说：“能量跌幅是如此之大，似乎针尖突然陷入了一种黏稠的液体之中。”

因为电荷密度波不发生在较高的温度下，该研究小组只在温度低于203℃的情况下观察到这种能量损失，所以该研究可作为解释探头尖端和电荷密度波之间摩擦力能量损失的证据。

该理论模型表明，高能量损耗是由电荷密度波里一系列局部的相移引起的。这一新发现的现象可能在纳米技术领域具有实际意义，特别是作为摩擦效应可以被调制为距离和电压的一个函数。

纳米级摩擦效应可导致电荷密度波附近能量高损

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