भारी हाइड्रोजन घर्षण को कम करता है

घर्षण के प्रमुख कारक के रूप में परमाणु-विशिष्ट कंपन

हाइड्रोजन कोटिंग्स के लिए वाष्प जमाव प्रणाली © Argonne National Laboratory
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परमाणु स्तर पर घर्षण से क्या होता है? वैज्ञानिक अब इस सवाल का जवाब देने के करीब आ गए हैं। उन्होंने पाया कि हाइड्रोजन परमाणु इस प्रक्रिया में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। साइंस जर्नल में प्रकाशित अध्ययन अब नई सतहों और कोटिंग्स को विकसित करने में मदद कर सकता है।

अब तक, विज्ञान में नैनोमीटर पैमाने पर घर्षण में शामिल प्रक्रियाओं के व्यापक मॉडल का अभाव है। यद्यपि स्थानीय रासायनिक प्रतिक्रियाओं, आरोपों की बातचीत और कंपन प्रतिध्वनियों के एक निश्चित रूप सहित, इसमें शामिल बलों का एक मोटा विचार है, अधिक विवरण अभी तक ज्ञात नहीं हैं।

अब, आर्गन नेशनल लैबोरेटरी की भागीदारी के साथ पेनसिल्वेनिया विश्वविद्यालय के रॉबर्ट कार्पिक के नेतृत्व में एक शोध समूह ने इस मुद्दे से निपट लिया है। इस उद्देश्य के लिए, अनिरुद्ध सुमंत और उनके आर्गन के सहयोगियों ने सामान्य हाइड्रोजन या ड्यूटेरियम के साथ लेपित एकल क्रिस्टल हीरे की सतहों का इस्तेमाल किया, जो कोर में एक अतिरिक्त न्यूट्रॉन के साथ हाइड्रोजन परमाणु है।

हाइड्रोजन कोटिंग की समस्या हल

यह पता लगाने के लिए कि पहले से ही हीरे की कोटिंग के साथ हस्तक्षेप कारक थे, वैज्ञानिकों को पहले इसके लिए एक पूरी तरह से नई विधि विकसित करनी थी। अब तक, आयनों के साथ सतह पर बमबारी करके हाइड्रोजन के साथ कोटिंग प्राप्त की गई है। यह, हालांकि, यह सतह के खुरदरापन के खतरे के साथ लाया। "जब आप इस तरह के एक छोटे आइसोटोप प्रभाव का अध्ययन करते हैं, तो आपको पूरी तरह से निश्चित होना चाहिए कि रासायनिक या इलेक्ट्रॉनिक हस्तक्षेप या छोटे स्थलाकृतिक बदलावों से कोई अन्य जटिल प्रभाव नहीं है, " सुमंत बताते हैं।

लंबे समय तक वैज्ञानिकों ने कोमल तरीकों के लिए व्यर्थ में खोज की। लेकिन फिर वे एक विचार के साथ आए: सुमंत ने पहले एक अलग संदर्भ में हीरे की पतली-पतली फिल्मों के निर्माण की प्रक्रिया पर काम किया था। इस तथाकथित "गर्म रेशा रासायनिक वाष्प जमाव" में, अन्य चीजों के अलावा, एक टंगस्टन फिलामेंट को 2, 000 डिग्री सेल्सियस से अधिक गरम किया जाता है। प्रदर्शन

सुमंत ने अब टंगस्टन फिलामेंट से एक सेंटीमीटर कम से कम एक हीरे की फिल्म लगाने की विधि को संशोधित किया और फिर उस पर आणविक हाइड्रोजन का संचालन किया। गर्मी ने कुछ हाइड्रोजन अणुओं को परमाणुओं में तोड़ दिया, जो हीरे की सतह के साथ प्रतिक्रिया करते थे और एक परिपूर्ण, चिकनी परत के रूप में उस पर बस गए। चूंकि इस मामले में आयनों या अन्य कणों के साथ कोई बमबारी आवश्यक नहीं है, कोई धक्कों या खुरदरापन पैदा नहीं हो सकता है।

कंपन आवृत्ति महत्वपूर्ण है

इस प्रकार घर्षण प्रयोग के लिए सबसे महत्वपूर्ण बाधा थी। अब वैज्ञानिकों ने एक तरफ सामान्य हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ एक परत का उत्पादन किया, और दूसरी ओर एक ड्यूटेरियम परमाणुओं के साथ। दोनों वेरिएंट को फिर कार्बन-कोटेड टिप के खिलाफ सावधानी से रगड़ा गया।

इससे पता चला कि ड्यूटेरियम की सतह में बहुत कम घर्षण था, हालांकि सिद्धांत रूप में दोनों मामलों में हाइड्रोजन शामिल था, अर्थात रासायनिक गुण लगभग समान थे। लेकिन एक कारक अभी भी अलग है: ड्यूटेरियम का प्राकृतिक कंपन। यह छोटा कंपन भारी हाइड्रोजन के साथ कम आवृत्ति पर हुआ और जाहिर तौर पर यह अंतर घर्षण को प्रभावित करने के लिए पर्याप्त था।

वैज्ञानिकों के अनुसार, यह खोज और नरम कोटिंग की नई विधि भविष्य में नैनोटेक्नोलॉजिकल घटकों के घर्षण गुणों के लक्षित हेरफेर में योगदान कर सकती है। विशेष रूप से, नैनोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम called एमईएमएस जिसे components कहा जाता है जो अक्सर हीरे के घटकों पर आधारित होते हैं, उन्हें और विकसित किया जा सकता है।

(आर्गनेन नेशनल लेबोरेटरी, 05.11.2007 - NPO)