Colloidi: nuovo strumento per studiare l’attrito

colloidi e attrito - Foto di Università degli Studi di MilanoI colloidi rappresentano un valido strumento per comprendere i meccanismi dell’attrito microscopico. Si aprono così nuove e interessanti prospettive nel campo della miniaturizzazione dei componenti hi-tech nanotecnologici.

Uno studio italiano, dato dalla collaborazione tra SISSA, CNR-IOM, Centro Internazionale di Fisica Teorica di Trieste e Dipartimento di Fisica dell’Università degli Studi di Milano, pubblicato sulla rivista PNAS, mette in luce come cambia il movimento dei gruppi di colloidi al variare dei parametri dell’attrito, quali la velocità di scorrimento, la geometria del contatto, l’ampiezza del potenziale periodico generato da un laser cioè la corrugazione delle superfici cristalline. Queste ed altre caratteristiche oltre alla possibilità di estendere nel prossimo futuro simulazioni ed esperimenti a scale maggiori, propongono i sistemi colloidali come un nuovo strumento di indagine nella complessa e nascosta realtà dei fenomeni di attrito.

Le potenzialità della coppia “colloidi e attrito” sono concrete, basti pensare alla miniaturizzazione dei componenti hi-tech nanotecnologici (già diffusi nell’industria automobilistica e dei cellulari): controllare meglio l’attrito delle parti mobili permetterà di migliorare i motori e gli interruttori di dimensioni inferiori al micron per renderli più efficienti ed affidabili.

La capacità di capire per arrivare a controllare gli sfaccettati meccanismi dell’attrito microscopico è un ambito traguardo della ricerca scientifica. La soluzione di questo problema, resa oggi sempre più urgente dall’esplosione delle nanotecnologie e dalla corsa verso la miniaturizzazione dei componenti high-tech a componenti mobili, si scontra con l’elevata complessità dei processi e dei sistemi da investigare, caratterizzati dalle dinamiche nascoste che avvengono nell’intimo contatto fra materiali in moto relativo.

I ricercatori italiani hanno avuto la brillante intuizione di unire due ambiti apparentemente scollegati come quelli dei colloidi e dell’attrito: i colloidi, particolari miscele che fanno parte della nostra quotidianità – come il latte, la maionese, l’asfalto, il fumo – si sono dimostrati gli strumenti ideali per indagare la complessa realtà dei fenomeni di attrito su scala nanometrica.

Gli studiosi hanno riprodotto tramite simulazioni il moto dei colloidi nel liquido in cui sono immersi rendendo possibile seguire la dinamica dettagliata delle singole particelle di un colloide in condizioni di attrito. Studiando i moti di questi sistemi di micro-particelle, i ricercatori sono stati in grado di analizzare le forze di attrito con una precisione e un dettaglio mai sperimentati in precedenza.

Fonte

Ufficio Stampa Università degli Studi di Milano

Andrea Vanossi, Nicola Manini, and Erio Tosatti – Static and dynamic friction in sliding colloidal monolayers, PNAS 2012