«Мы начали с серии экспериментальных наблюдений, которые показали, что очень похожие нанотрубки демонстрируют разные фрикционные свойства с интенсивностью до двух порядков», — говорит Роберто Герра, исследователь из CNR-IOM и Международной школы перспективных исследований (SISSA). ) в Триесте, первый автор исследования. «Это привело нас к предположению, что хиральность материалов может сыграть роль в этом явлении». Исследование с участием Андреа Ваносси (CNR-IOM) и Эрио Тосатти (SISSA) было проведено в сотрудничестве с Тель-Авивским университетом.Для материалов, таких как те, которые использовались в исследовании, хиральность связана с трехмерным расположением утка, образующего нанотрубку. «Если мы обернем вокруг себя лист линованной бумаги, чтобы сформировать трубку, угол, который линии образуют с осью трубки, определяет ее хиральность», — говорит Герра. «В нашей работе мы реконструировали поведение нанотрубок с двойными стенками, которые можно представить как две трубки немного разного диаметра, одна внутри другой.
Мы заметили, что разница в хиральности между внутренней и внешней трубками имеет замечательный эффект. о трехмерной форме нанотрубок ».Полигональная трубка«Если мы продолжим метафору с бумагой, разница в ориентации решетки на внутренней и внешней трубках определяет, в какой степени и каким образом будут формироваться плоские области (грани) вдоль трубки», — говорит Герра.
Чтобы лучше понять, что подразумевается под «гранями», представьте себе поперечное сечение трубы, которое является многоугольным, а не идеально круглым. «Чем меньше разница в хиральности, тем четче и очевиднее лица», — заключает Герра. Однако если разница в хиральности становится слишком большой, грани исчезают, и нанотрубки принимают классическую цилиндрическую форму.
Грани появляются спонтанно в зависимости от характеристик материала. Углеродные нанотрубки с двойными стенками имеют тенденцию к образованию с большей разницей во внутренней и внешней хиральности по сравнению с нитридом бора. Таким образом, первый обычно имеет цилиндрическую форму, что обеспечивает меньшее трение.
В дальнейших исследованиях Герра и его коллеги намерены работать непосредственно над измерением уровня трения между нанотрубками.