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Widerstand wächst auch im Vakuum

Materialwissenschaftler der Universität Jena betreiben Grundlagenforschung zur Reibungskraft

(Foto: Jan-Peter Kasper/FSU)

Dass zwischen zwei sich bewegenden und sich berührenden Körpern Reibung entsteht, ist lange bekannt. Doch noch immer weiß man zu wenig über diese allgegenwärtige Kraft, um sie in bestimmten Bereichen zu verringern oder sich möglicherweise auch zunutze zu machen. Viele technische Innovationen werden durch sie erheblich beeinflusst. Materialwissenschaftler der Friedrich-Schiller-Universität Jena haben nun wichtige Erkenntnisse über die Vorgänge rund um die Reibung gesammelt und im Fachjournal „Physical Review Letters“ vorgestellt. 

Die Kontaktpunkte vergrößern sich

Gemeinsam mit Kollegen von der Universität Gießen haben die Jenaer Forscher die Reibung zwischen einer Siliziumspitze und einer kristallinen Oberfläche aus Natriumchlorid untersucht. Dazu nutzten sie ein Rasterkraftmikroskop und führten die Experimente mit verschiedenen Umgebungstemperaturen – von 25 bis -175 Grad Celsius – durch. „Nach der Auswertung der Messergebnisse haben wir festgestellt, dass sich die Kontaktpunkte vergrößern und damit die Steifigkeit nahezu logarithmisch zunimmt“, erklärt Prof. Dr. Enrico Gnecco von der Universität Jena. „Das bedeutet, der Widerstand, auf den die Siliziumspitze trifft, wird größer, je länger man über sie kratzt.“ Auch andere Untersuchungen wurden bereits in diesem Modellsystem geführt, doch fokussierten sich die Wissenschaftler der aktuellen experimentellen und theoretischen Studie erstmals auf die Steifigkeitsänderung des Kontakts. „Wir sind überrascht, dass selbst bei einer absolut reinen und störungsfreien Umgebung dieser Effekt auftritt“, erklärt Gnecco deshalb. Vermutlich vergrößern sich die Kontaktpunkte durch atomare Diffusion. Das heißt, Natriumchlorid-Atome aus der Schicht lagern sich an der Siliziumspitze an. 

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