甘肃科技报社融媒体中心讯（记者 张云文） 几个世纪以来，科学家们一直在努力理解摩擦力的奥秘，就像试图驯服一只难以捉摸的野兽。从达·芬奇的摩擦系数，到后来的各种经典理论，人们对摩擦力的认识一步步深入。但随着纳米技术的发展，科学家们开始在原子和电子层面，探索摩擦力的全新面貌。
近日，中国科学院兰州化学物理研究所的科研团队，在“量子摩擦”领域取得了突破性的进展！他们首次在实验中捕捉到了固—固界面上的“量子摩擦”现象，发现了摩擦力藏在微观世界里的“秘密通道”。
科学家们利用原子力显微镜的超精密操控技术，创造出一种可控的“折叠石墨烯”结构。石墨烯，这种只有一层原子厚度的材料，被他们巧妙地折叠起来，露出了边缘。当他们用纳米级别的“小针尖”去摩擦这些折叠石墨烯边缘时，发现摩擦力的大小竟然会随着折叠层数的改变而发生非线性变化。这与我们日常生活中了解的摩擦规律完全不同，仿佛这些折叠石墨烯边缘，有着控制摩擦力的“开关”。
为了揭开这个“开关”的秘密，科学家们用扫描隧道显微镜和超快光谱技术这些“显微镜界的超级武器”，终于找到了答案。原来，石墨烯的折叠会导致内部产生不均匀的应变，这种应变会产生一种强大的“伪磁场”，其强度甚至可以达到几十特斯拉！就像在石墨烯内部建立了一个微型的“磁力发动机”，改变了石墨烯的电子结构。这种改变就像给电子们设置了新的“跑道”，让他们不再自由散漫地运动，而是按照特定的量子化能级进行跃迁。更重要的是，这种量子化的跃迁方式，有效地抑制了电子与声子的相互作用，就像给电子们穿上了一件“隔热服”，减缓了能量的耗散。最终的结果就是：摩擦力大大降低！
这项研究提供了固—固界面上“量子摩擦”的第一个直接实验证据，找到了一种全新的控制摩擦力的方法：利用材料的拓扑结构来调节能量的耗散模式。这项发现对于未来发展低能耗的纳米器件，以及控制拓扑量子材料中的摩擦力，都具有重要的指导意义。或许在不久的将来，人们将能利用这些“量子摩擦”的知识，设计出更高效、更节能的纳米机器人和电子设备！
