研究者らがデバイス内の電子摩擦を管理する手法を開発し、より効率的な技術への道を開く可能性がある。特定の材料を使い、圧力や電圧をかけると、この隠れたエネルギー損失を減らしたり排除したりできる。この画期的な成果は、滑らかな表面での電子間相互作用に焦点を当てている。
摩擦は通常、機械の運動を妨げ、エネルギーを無駄にするが、完璧に滑らかな表面でも、電子間の相互作用によって生じる電子摩擦と呼ばれるより微妙な形態が発生する。中国の清華大学のZhiping Xu氏とチームは、この問題に対処するデバイスを設計した。それは、グラファイトを二硫化モリブデンまたは窒化ホウ素製の半導体で層状にしたものである。これらの材料は機械的摩擦を最小限に抑え、電子成分を分離可能にする。チームは、滑行中に半導体の電子状態に関連するエネルギー損失を調べ、電子摩擦を確認した。圧力をかけると層間の電子が状態を共有し、摩擦が完全に止まることを発見した。同様に、バイアス電圧を加えると電子の「海」の擾乱が制御され、この効果を効果的にオフにできる。より細かな調整のため、デバイス内の異なる部分に電圧を変えるとダイヤルのように摩擦を弱め、完全に除去せずに済む。Xu氏は「表面が完璧に滑っても、機械的運動は材料内の電子の『海』を掻き乱すことがある」と説明する。ノースカロライナ州立大学のJacqueline Krim氏は、電子摩擦の初期観察は1998年に低温超伝導体でなされたと指摘する。彼女は外部場によるリアルタイム摩擦制御などの実用的応用を想定しており、スマホアプリで靴底を氷から絨毯まで調整するようなイメージだ。「目標はダウンタイムなし、材料廃棄なしのリアルタイムリモートコントロールだ」とKrim氏は語る。Xu氏はすべての摩擦タイプの数学的モデリングの課題を認めつつ、電子摩擦がエネルギー浪費や摩耗を支配するデバイスでのこの手法の有望性を強調する。
