Ученые из Массачусетского технологического института (США) обнаружили, что трение между твердыми телами на атомарном уровне в некоторых условиях может проходить практически без потери энергии.

Выяснить это позволил эксперимент, в ходе которого первый слой атомов был составлен из катионов химического элемента иттербия, а второй слой имитировали два луча лазера, создающие взаимную интерференцию.

Максимумы интенсивности на интерференционной картине соответствовали виртуальным атомам, а минимумы — полостям в решетке. Трение осуществлялось взаимным сдвигом объектов, причем когда ионы укладывались в минимумы интерференции, между поверхностями наблюдалось максимальное трение.

Это соответствовало скольжению одного твердого тела относительно другого, но увеличением расстояния между ионами иттербия ситуация изменилась: когда одна из частиц оказывалась в минимуме интерференции, а вторая в максимуме, сила трения между слоями падала на порядок.

Ученые объясняют это изменением механизма перемещения слоев — когда периодичность двух решеток совпадает, движение происходит рывками, но при увеличении расстояния между ионами система напоминает отлаженную зубчатую передачу.

Такой эффект сверхскольжения найдет применение в сложных инженерных наносистемах и может как увеличить ресурс механизмов, так и позволить создать принципиально новые устройства.