Китайские учёные совершили прорыв в исследовании квантового трения

Китайские учёные впервые экспериментально наблюдали явление квантового трения на границе раздела твёрдых тел, что стало значительным прорывом в этой области исследований.

Исследование проводилось группой учёных под руководством профессора Чжан Цзюньяня и доцента Гун Чжэньбиня из Ланьчжоуского института химической физики Китайской академии наук. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Communications.

«Природа и механизм трения являются ключевыми научными вопросами в трибологии. С развитием исследовательских технологий изучение трения расширяется от классических законов к более микроскопическим масштабам»

Учёные использовали наноманипуляционные технологии для создания складчатых графеновых краевых топологических структур с контролируемой кривизной и количеством слоёв. Были проведены систематические измерения наномасштабного трения.

Результаты показали, что сила трения на краях складчатого графена демонстрирует значительные нелинейные вариации в зависимости от количества слоёв, что ставит под сомнение применимость классических законов трения для границ раздела твёрдых тел.

Благодаря тщательным экспериментам и теоретическому анализу команда раскрыла микроскопический механизм: неоднородная деформация в складчатом графене вызывает особый магнитный эффект, приводящий к изменениям в его электронной структуре.

Это изменение электронной структуры подавляет процесс рассеивания энергии, преобразуя его из непрерывного режима в квантовый скачкообразный. Также увеличивается время охлаждения горячих электронов, что эффективно снижает трение.

«Наше исследование предоставляет первые экспериментальные доказательства квантового трения на границе раздела твёрдых тел. Оно устанавливает новую исследовательскую парадигму для регулирования рассеивания энергии на основе топологических структур и демонстрирует возможность управления межфазным трением через квантовые состояния»

По словам профессора Чжана, это исследование имеет важное значение для разработки малоэнергетических наноустройств и управления трением в топологических квантовых материалах.