Vortrag - Beilstein Institut

EINFÜHRUNG

Die Rasterkraftmikroskopie (AFM) ist eines der effizientesten Werkzeuge zur Untersuchung von Gleitreibung und verwandten Phänomenen bis hinunter auf die molekulare Skala. Dabei kann eine scharfe Spitze verwendet werden, um bereits auf einer Oberfläche vorhandene Nanostrukturen zu manipulieren oder durch wiederholtes Schaben der Oberfläche selbst neue zu erzeugen. In diesem Vortrag werde ich zunächst Ergebnisse zu Polyfluorketten, Graphen-Nanobändern und einzelsträngiger DNA vorstellen, die in einer laufenden Zusammenarbeit mit der Universität Basel auf Metalloberflächen manipuliert wurden, sowie zu Metallclustern, die Kontakte mit verschiedenen Graden der Kommensurabilität bilden und kürzlich von meiner Gruppe untersucht wurden. Wenn die Oberfläche selbst durch die AFM-Spitze "manipuliert" wird, wird es möglich, frühe Stadien des abrasiven Verschleißes auf der Nanoskala zu beobachten und zu quantifizieren, was für die Beurteilung der Qualität technischer Oberflächen und möglicher Umweltprobleme von größter Bedeutung ist. Besonders aufschlussreich sind in diesem Zusammenhang die Fälle von nachgiebigen Polymeren und Schichtmaterialien, bei denen aus den Nanoscratch-Prozessen leicht Rippels, rundliche Nanopartikel und Flakes entstehen. Der gemeinsame Nenner der im Vortrag vorgestellten Prozesse ist der Stick-Slip-Mechanismus, der die Entwicklung der Reibungskräfte in den Gleitkontakten bestimmt. Er wird auch in seiner Einfachheit und Schönheit diskutiert werden, basierend auf einem Modell, das ursprünglich von Ludwig Prandtl entwickelt und auf verschiedene Weise erweitert wurde, um die meisten der bisherigen experimentellen Situationen zu beschreiben.