p O estudo das interações microscópicas em asperezas únicas é vital para a compreensão do atrito e da lubrificação na macroescala. Instrumentos de sonda de superfície com pontas de nanotubos de carbono podem permitir tais investigações, como agora demonstrado em um estudo teórico conduzido por Ping Liu e Yong-Wei Zhang no A * STAR Institute of High Performance Computing. Os pesquisadores mostraram que, de parede única, nanotubos de carbono capeados são capazes de capturar as características de fricção do grafeno com resolução atômica. p “Para uma ponta de sondagem ideal, sua dimensão deve ser a menor possível, sua rigidez deve ser a maior possível, sua geometria deve ser bem definida, e deve ser quimicamente inerte, ”Explica Liu. A combinação de tais características permitiria a caracterização da superfície com resolução atômica, garantindo ao mesmo tempo uma longa vida útil e geométrica, estabilidade química e física da ponta.

p Nanotubos de carbono, em particular os curtos, são de grande interesse devido às suas fortes ligações carbono-carbono inerentes, o que lhes permite resistir à deformação por flexão e flexão e recuperar sua forma original após a deformação. Os tubos com tampa, por sua vez, oferecem estabilidade química e rigidez aprimoradas em comparação com os tubos sem tampa. Essas considerações indicam que curto, nanotubos de carbono de parede única tampados podem ser pontas de sonda de imagem ideais.

p Como ainda não é possível usar essas dicas em configurações experimentais, para testar esta hipótese, Liu e Zhang realizaram simulações atomísticas em grande escala com foco na interação entre tais pontas de sondagem de nanotubos e grafeno (veja a imagem) - um material de carbono que é ideal para lubrificação de revestimento de superfície. “Por causa dos avanços no desenvolvimento de potenciais atômicos precisos e algoritmos de computação paralela massiva, simulações atomísticas não apenas nos permitem determinar as características de sondagem de tais pontas, mas também para investigar as características de fricção e defeito do grafeno com resolução atômica, ”Diz Liu.

p As simulações podem capturar a dependência do atrito e das forças normais médias na distância ponta à superfície e no número de camadas de grafeno. Os pesquisadores analisaram e interpretaram as características observadas em termos de diferentes tipos de movimentos de deslizamento da ponta na superfície, bem como mecanismos de dissipação de energia entre a ponta e as camadas subjacentes de grafeno. Eles poderiam ainda identificar assinaturas claras que distinguem o movimento de uma ponta através de um defeito pontual ou o chamado defeito Stone-Thrower-Wales, que se acredita ser responsável pela plasticidade em nanoescala e transições frágil-dúctil na rede de carbono grafeno. “Nossas simulações fornecem uma visão sobre o atrito em nanoescala e podem fornecer diretrizes sobre como controlá-lo, ”Diz Liu.