I ricercatori dell'Iom-Cnr e della Sissa di Trieste hanno dimostrato che anche nel campo della scienza l'unione fa la forza. Unione di persone, ma anche di idee e campi di attività in apparenza lontani. Il nanoattrito tra superfici cristalline da una parte e la fisica degli ioni freddi confinati dall'altra erano fino a ieri realtà scientifiche separate. Il primo risulta cruciale, nell'era delle nanotecnologie, per comprendere i meccanismi dissipativi del moto relativo a livello atomistico, con un formidabile impatto sul possibile risparmio energetico e di materiali verso uno sviluppo sostenibile. La seconda, basata su nanosolidi 'giocattolo' ultra-freddi, costituisce uno strumento di ricerca con promettenti applicazioni nei campi della quantum information, della spettroscopia, e altro ancora.
Attraverso una serie di simulazioni numeriche, il team è riuscito a dimostrare una forte connessione tra i due importanti settori delle nanoscienze e a utilizzarla sinergicamente per comprendere il fenomeno del nanoattrito. Lo studio, tutto italiano, è stato pubblicato sulla rivista 'Nature Communications' ("Nanofriction in Cold Ion Traps", Nature Communications 2:236 doi: 10.1038/ ncomms1230, 2011, A. Benassi, A. Vanossi, and E. Tosatti9.
"Nel nanoattrito tra supefici cristalline di differente geometria (incommensurate)", spiega Andrea Vanossi dell'Iom-Cnr Democritos, "un ben consolidato paradigma teorico riguarda la transizione, di importanza cruciale, da un regime tribologico con attrito statico (pinning) a un regime di scorrimento libero (la cosiddetta superlubricità). Questa transizione è matematicamente ben definita soltanto per reticoli cristallini unidimensionali infiniti e, dunque, pochi sono i sistemi fisici 1D disponibili per una sua verifica sperimentale".
L'articolo mostra, sulla base di simulazioni numeriche realistiche, che molto si può comprendere sul nanoattrito facendo scivolare, ad esempio, grazie a un campo elettrico esterno, una catena lineare di ioni sopra un potenziale corrugato generato da un laser. "In particolare", conclude Vanossi, "lo studio svela sotto quali condizioni questa transizione di superlubricità si realizzi nella geometria chiusa della trappola e quali siano le peculiari proprietà di dissipazione energetica della dinamica degli ioni al suo interno (attrito dinamico)".
A lungo teorizzati, i fenomeni di attrito statico e dinamico in sistemi 1D potranno quindi essere studiati con assoluto dettaglio nel contesto di futuri esperimenti tribologici con ioni freddi confinati.
Fonte: Andrea Vanossi, Cnr-Iom Democritos Simulation Center & Sissa, tel. 040/3787448 , email vanossi@sissa.it
