حدد علماء في جامعة كونستانس نوعاً جديداً من الاحتكاك الانزلاقي يحدث بدون تلامس مادي، مدفوعاً بالتفاعلات المغناطيسية. تكسر هذه الظاهرة قانون أمونتونس، وهو مبدأ فيزيائي عمره 300 عام، من خلال إظهار ذروة في الاحتكاك عند مسافات معينة بدلاً من زيادته بشكل مطرد مع الحمل. نُشرت النتائج في دورية Nature Materials.
أجرى باحثون في جامعة كونستانس تجربة معملية باستخدام مصفوفة ثنائية الأبعاد من عناصر مغناطيسية حرة الدوران موضوعة فوق طبقة مغناطيسية ثانية. لا تتلامس الطبقتان مادياً أبداً، ومع ذلك تنتج التفاعلات المغناطيسية احتكاكاً قابلاً للقياس أثناء حركة الانزلاق. ومن خلال تغيير المسافة بين الطبقات، تمكن الفريق من التحكم في الحمل الفعلي وملاحظة التغيرات في البنية المغناطيسية. تبين أن الاحتكاك يكون في أدنى مستوياته عندما تكون الطبقات قريبة جداً أو بعيدة جداً عن بعضها، لكنه يرتفع بشكل حاد عند المسافات المتوسطة بسبب التفضيلات المغناطيسية المتنافسة: حيث تفضل الطبقة العليا المحاذاة المتضادة بينما تفضل الطبقة السفلية المحاذاة المتوازية. هذا التعارض يسبب إعادة توجيه مستمرة بطريقة تباطؤية، مما يزيد من فقدان الطاقة ويخلق ذروة في الاحتكاك، وهو ما ينتهك قانون أمونتونس الذي يربط عادة الاحتكاك خطياً بقوة الضغط عبر تشوهات السطح. ظل قانون أمونتونس قائماً لأكثر من 300 عام بناءً على الملاحظات اليومية مثل كون الأجسام الأثقل أصعب في الدفع. ومع ذلك، في الأنظمة المغناطيسية، تطلق الحركة إعادة ترتيب داخلية لا تأخذها النماذج التقليدية في الاعتبار. صرح هونغري غو، الذي أجرى التجارب، قائلاً: 'من خلال تغيير المسافة بين الطبقات المغناطيسية، تمكنا من دفع النظام إلى حالة من التفاعلات المتنافسة حيث تعيد الدوارات تنظيم نفسها باستمرار أثناء انزلاقها'. وأشار أنطون لودرز، الذي طور النموذج النظري، إلى: 'من منظور نظري، هذا النظام ملحوظ لأن الاحتكاك لا ينشأ من تلامس سطحي مادي، بل من الديناميكيات الجماعية للعزوم المغناطيسية'. وأضاف كليمنس بيشينغر، مشرف المشروع: 'ما يميز هذا الأمر هو أن الاحتكاك هنا ينشأ بالكامل من إعادة التنظيم الداخلي. لا يوجد تآكل، ولا خشونة سطحية، ولا تلامس مباشر. يتم توليد التبدد فقط من خلال إعادة الترتيب المغناطيسي الجماعي'. قد تنطبق هذه الفيزياء، المستقلة عن الحجم، على المواد المغناطيسية الرقيقة ذرياً. تشمل التطبيقات المحتملة الاحتكاك القابل للضبط للمواد المتقدمة الاحتكاكية، وأنظمة التخميد التكيفية، والأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة والنانوية، والمحامل المغناطيسية، وعزل الاهتزازات. نُشرت الدراسة، التي أعدها هونغري غو وأنطون لودرز وكليمنس بيشينغر، في دورية Nature Materials (DOI: 10.1038/s41563-026-02538-1).
