重い原子の方が摩擦が大きい

ナノスケールでの「摩擦」研究：「重い原子」で摩擦が軽減
http://wiredvision.jp/news/200711/2007112720.html

  摩擦がどういうものかは誰でも知っているだろう。2つの物をこすり合わせ
ると、材質によって度合いは異なるものの、互いが軽く密着する。だからこそ、
地面が凍っていたり、おっちょこちょいでバナナの皮を踏んだりしない限り、
歩道でさほど足を滑らせないですむ。
  簡単な話だ。ただし原子レベルでは、摩擦の物理モデルはまだまだ改良の余
地がある。原子レベルでは、原子どうしのすき間が(比較的)大きいのだ。
  ほとんどの物理モデルは、物質の表面を比較的すき間のない平滑な面ととら
えている。ナノの世界に突入するまでは、それでほぼ問題がない。
  ところがペンシルベニア大学等の研究者たちは、原子レベルで摩擦の興味深
い特性を発見した。これにより、摩擦を大きくしたり小さくしたりするための
材料を改良できるかもしれない。
  研究チームが発見したのは、素材の表面を比較的重い原子で構成すれば摩擦
を小さくできるということだ。研究チームによると、重い原子ほど振動数が低
いため、摩擦によって失われるエネルギーが少ないという。
  研究チームは原子間力顕微鏡を用い、ダイヤモンドとシリコン結晶でできた
表面の摩擦をそれぞれ測定した。
  原子間力顕微鏡には非常に小さな探針が付いており、それでいわばレコード
針のように試料の表面を引っかいて特性を調べる。それぞれの材料は吸着剤で
薄くコーティングされた。吸着剤には水素原子か重水素のどちらかが使われた。
重水素は、原子核に中性子を持つ水素原子だ。
  測定の結果、重水素を塗布した表面のほうが、熱の形で失われるエネルギー
が少なかった。重水素のほうが振動数が小さいためと推測されている。つまり、
水素より重水素のほうが探針の原子とぶつかることが少なく、その結果、運動
エネルギーの損失も小さかったと、研究チームは論文に書いている。
  機械の熱の発生や摩耗を抑えたいと考えている生産技術者にとって、この発
見は有益かもしれないと研究チームは期待している。あるいは、自動車のクラッ
チなどで、摩耗を増やさずに摩擦だけを大きくしたい場合にも役立つだろう。
  ただし、研究チームによると、原子の振動の仕組みを厳密に解明するにはま
だまだ研究が必要だという。
  論文は、『Science』誌の11月2日号に掲載されている。

同じ種類の元素だったら重い方が摩擦が大きいんですね。
他の種類の元素同士を比べたらどうなるんでしょうね?
電子状態の違いとか影響があるのかな。

記事を書く励みになりますのでよろしければ
日本ブログ村
をクリックいただけると嬉しいです。