Doch selbst mit diesen technologischen Durchbrüchen blieben die Feinheiten der dynamischen Reibung - die Kraft, die zur Aufrechterhaltung der Bewegung eines Moleküls erforderlich ist - schwer zu erfassen. Während Wissenschaftler*innen die statische Reibung messen konnten, indem sie ein einzelnes Molekül auf einer Oberfläche bewegten, waren sowohl die Messung als auch das theoretische Verständnis der dynamischen Reibung noch nicht vollständig erforscht.
In den Fachzeitschriften Physical Review Letters und Physical Review B berichtet nun ein Team der Universität Kanazawa (Japan), des Donostia International Physics Center (Spanien) und der Universität Regensburg (Prof. Dr. Franz J. Giessibl, Lehrstuhl für Quanten-Nanowissenschaft) über eine bahnbrechende Studie, die sich mit dieser Herausforderung eingehend befasst. Sie haben die Manipulation eines Kohlenstoffmonoxid (CO)-Moleküls auf einer einkristallinen Kupferoberfläche mit Hilfe eines Rasterkraftmikroskops genauestens untersucht. Gestützt auf Berechnungen geben ihre Ergebnisse Aufschluss über:
- Die Positionierung des CO-Moleküls relativ zur Mikroskopspitze und zur Oberfläche.
- Über die Beziehung zwischen der durch die Spitze induzierten Bewegung des Moleküls, der Wärmeerzeugung sowie der Haft- und der Gleitreibung.
Diese Forschungsarbeit zeichnet sich durch ihre unmissverständliche Klarheit über den Reibungsprozess aus. Sie bietet nicht nur neue Einblicke in ein seit langem untersuchtes Phänomen, sondern ebnet auch den Weg für künftige Studien über die atomaren Prozesse bei der Umwandlung mechanischer Energie in Wärme.
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https://www.uni-regensburg.de/newsroom/presse/mitteilungen/index.html?tx_news_pi1%5Baction%5D=detail&tx_news_pi...
Quelle: Universität Regensburg (10/2023)
Publikation:
Norio Okabayashi, Thomas Frederiksen, Alexander Liebig, Franz J. Giessibl; „Dynamic Friction Unraveled by Observing an Unexpected Intermediate State in Controlled Molecular Manipulation”; 2023; Phys. Rev. Lett. 131, 148001
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.148001
https://journals.aps.org/prl/accepted/f5075Yc2N5e1d77db92d2f819acd0df5751856c19
Norio Okabayashi, Thomas Frederiksen, Alexander Liebig, Franz J. Giessibl, „Energy dissipation of a carbon monoxide molecule manipulated using a metallic tip on copper surfaces”; 2023, Phys. Rev. B 108, 165401
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.108.165401