Ученые из института Пенсильвании установили, что трение между двумя соприкасающимися телами может быть значительно уменьшено в молекулярных или нано масштабах, с помощью изменения массы атомов, находящихся на поверхности. Дело в том, что более тяжелые атомы имеют более низкие колебательные частоты в кристаллической решетке, а потому приводят к меньшей диссипации энергии.

Ученые использовали одну из наиболее старых методик, применяемых в современной атомно-силовой микроскопии: скольжение острой (радиус кривизны кончика менее 50 нм) иглы по поверхности и измерение выделения тепла при этом. В качестве поверхности использовались монокристаллические кремниевые пластины. На одной из них перед началом опыта адсорбировали водород, а на другой - более тяжелый изотоп, дейтерий. Такая постановка эксперимента исключала вмешательство химических процессов в результат измерения.

Ученые установили, что использование более тяжелого изотопа в покрытии поверхности позволило снизить потери энергии и выделение тепла при скольжении иглы по кромке кристалла. Ученые уверены, что меньшие колебательные частоты в случае дейтерия обуславливают меньшее количество соударений атомы иглы и атомов поверхности кристалла. Таким образом, обмен энергией между иглой и поверхностью, выражающийся в преобразовании кинетической энергии в тепловую, замедлен.

Эти исследования кроме практического результата имеют и фундаментальное значение, так как теория процессов трения еще далека от завершения. Уменьшение же трения в различных промышленных задачах - задача первой важности, так как диссипация энергии приводит к потерям КПД устройств и к износу трущихся деталей. В некоторых узлах автомобилей, например в механизме сцепления, терние напротив очень важно и нужно. Создание более полной и теории трения позволит инженерам и ученым научиться управлять им более гибко.