محققان موفق شدند برای اولین بار پدیده ابرلغزندگی را در مقیاس میکرونی مشاهده کنند. پیشتر، این پدیده در شرایط خلاء و در مقیاس نانو مشاهده شده بود. اما اکنون شواهدی مبنی بر وجود این پدیده در شرایط محیطی جمعآوری شده است.
در پدیده ابرروانسازی، دو سطح جامد قادرند روی یکدیگر بلغزند، در حالی که اصطکاک میان آنها تقریباً صفر باشد. این حالت زمانی رخ میدهد که دو سطح دارای ساختاری بلوری بوده و شبکه آنها بهنحوی چرخیده باشد که نیروی اصطکاک را حذف کند. برای تصور این حالت، کارتنهای تخم مرغ را بیاد آورید، اگر شانههای تخم مرغ بهنحوی قرار گرفته باشند که برآمدگیها درون فرورفتگیها باشد، دو شانه نمیتوانند روی هم بلغزند، اما با کمی تغییر وضعیت این لغزش امکان پذیر است.
دانشمندان در سال ۲۰۰۴ پدیده ابرلغزندگی را در گرافیت و در شرایط خلاء مشاهده کردند. تحقیقات پیشین، پیش بینی کرده بود که در مقیاسهای بزرگتر ابرلغزندگی کاهش مییابد. اما تحقیقات اخیر نشان میدهد که ابرلغزندگی در گرافیت میکرو مقیاس در شرایط محیطی وجود دارد. این موضوع مسیر جدیدی برای استفاده از این فناوری در سیستمهای میکرومکانیکی باز میکند.
نتایج این پروژه که توسط محققانی از دانشگاه سینگوها، دانشگاه نانچنگ و دانشگاه موناش انجام شده، در نشریه Physical Review Letters به چاپ رسیده است. ژانگ از دانشگاه سینگوها میگوید: “ما شواهدی جمعآوری کردیم که نشان میدهد ابر لغزندگی در مقیاسهایی بزرگتر از آنچه پیش از این تصور میشد وجود دارد.”
بهترین مسیر برای مشاهده ابرلغزندگی، زمانی است که دو سطح روی یکدیگر میلغزند. در این پژوهش، پژوهشگران در روشی نوین برای وارسی ابرلغزندگی از نوک میکرومقیاس تنگستن بهعنوان پیمایشگر استفاده کرده و آن را روی سطح گرافیت کشیدند. به محض این که فرآیند کشیدن متوقف شده، برخی از قطعات دوباره بهجای اول خود بازگشتند. این کار، یعنی کشیدن و بازایستادن، بارها تکرار شد.
پژوهشگران معتقدند که بازگشت دوباره بهجای اول، نتیجه اصطکاک بسیار کم میان نوک و سطح است. محققان قبل از بازگشت لایههای تحت برش به موقعیت اولیه، به منظور تهیه آرایشیافتگی مناسب، در حالت قفل شده که تحت آن لایهها خود جمعشوندگی نشان نمیدهند، آنها را میچرخانند. حالت قفل شده در آرایشهای خاص متقارن ایجاد میشود، ولی خود جمعشوندگی وقتی رخ می دهد که لایه در همه جهات تحت برش قرار گیرند.
در بررسی لایههای ثابت، محققان متوجه تغییرات ناگهانی در رنگ لایه های برش خورده شدند، در حالیکه رنگ لایههای جمع شونده یکنواختاند. آنها معتقدند تغییر رنگ به دلیل اثر نوری منتجه از تغییر ضخامت در لایههای گرافیت میباشد. لایههای بزرگ تغییرات ضخامت بزرگتر نشان داده و احتمال خود جمع شوندگی کوچکتری دارند.
این از اولین شواهدی است که درباره ایجاد ابرلغزندگی در مقیاس میکرونی در شرایط محیط بهدست میآید. بنابراین امکان استفاده از این پدیده در حوزههای دیگر، بهجز فناوری نانو، بوجود میآید. در مقیاس نانو، رسیدن به ابرلغزندگی نیازمند پیچیدگیها و نمونهسازیهای مختلفی است، اما این روش جدید برای ایجاد ابرلغزندگی در مقیاس میکرونی بر این سدها غلبه کرده است، بهطوری که از آن میتوان در سیستمهای میکرومکانیکی استفاده کرد. این فناوری را میتوان در ادوات مختلف به کار برد، برای مثال مولدهای فرکانس رادیویی و ژیروسکوپها میتوانند از آن بهرهمند شوند. در این ادوات، حرکت میان دو بخش روی هم اهمیت بالایی دارد. بنابراین نتایج این پروژه میتواند مسیر جدیدی برای تولید این ادوات ایجاد کند.