Um grupo de pesquisa do National Institute for Materials Science (NIMS) descobriu que a quantidade de força de atrito entre as moléculas orgânicas e um substrato de safira no vácuo pode ser alterada repetidamente iniciando e interrompendo a irradiação de luz laser.

Um grupo de pesquisa NIMS liderado por Masahiro Goto, Distinto Pesquisador Chefe, Centro de Pesquisa Verde sobre Energia e Materiais Ambientais, e Michiko Sasaki, pesquisador pós-doutorado, O Centro de Pesquisa de Materiais por Integração de Informações (atualmente um pós-doutorando na Universidade de Tóquio) descobriu que a quantidade de força de atrito entre as moléculas orgânicas e um substrato de safira no vácuo pode ser alterada repetidamente iniciando e interrompendo a irradiação de luz laser. Esta descoberta pode potencialmente levar ao desenvolvimento de tecnologia que permite o controle do movimento de micro-máquinas e outras pequenas peças de acionamento.

O desempenho das micromáquinas - usadas como componentes móveis em pequenos dispositivos, como sensores de aceleração e giroscópios - é muito afetado pela força de adesão (a força atrativa entre dois ou mais materiais que aderem uns aos outros). A força de adesão em uma micro-máquina aumenta a força de atrito. Uma vez que o aumento da força de atrito impede seriamente o movimento dos componentes móveis, é necessário manter um baixo nível de força de adesão. Além disso, se o nível de força de atrito pode ser controlado, pode ser viável controlar o movimento das micromáquinas, levando à expansão de seu uso e ao aprimoramento de suas funções. Muita atenção foi dada anteriormente às técnicas que permitem materiais à base de silício, um importante material de micro-máquina, a ser revestido com carbono semelhante a diamante, monocamadas automontadas, ou filmes orgânicos contendo flúor, a fim de reduzir a força de atrito e, assim, melhorar o movimento das micromáquinas. Contudo, era difícil controlar os coeficientes de atrito de duas peças adjacentes revestindo-as porque os coeficientes são determinados predominantemente pelos materiais usados ​​nessas peças.

O grupo de pesquisa inventou um método completamente novo para controlar a força de atrito entre materiais usando irradiação de luz. Especificamente, o grupo irradiou uma área localizada de um cantilever revestido com moléculas orgânicas com luz laser e observou que a força de atrito entre o cantilever revestido e um substrato de safira aumentou 15% usando uma técnica microscópica de sonda de varredura conhecida como modo de força de atrito. Além disso, o grupo foi capaz de aumentar e diminuir a força de atrito repetidamente ligando e desligando a luz do laser.

Esses achados podem levar ao desenvolvimento de técnicas para controlar o movimento das micromáquinas e contribuir para a identificação do mecanismo básico de fricção. Embora o controle da força de atrito pela luz no nível nano tenha sido alcançado neste estudo, a técnica também pode ser aplicável ao controle de fenômenos de fricção no nível macro.