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O: Oberflächenphysik

O 100: Gaede-Preis-Vortrag

O 100.1: Hauptvortrag

Dienstag, 23. März 1999, 14:00–14:40, S10

Reibung auf der Nanometerskala – Nanotribologie mit dem Rasterkraftmikroskop — •U. D. Schwarz — Institut für Angewandte Physik, Universität Hamburg, Jungiusstrasse 11, 20355 Hamburg

Die Erforschung der Reibung – die Tribologie – ist eines der ältesten Forschungsgebiete der Physik. Dennoch gibt es auf mikroskopischer Skala noch kein befriedigendes Bild der Reibung, da bisherige Reibungsexperimente meist durch Abrieb, plastische Deformation, Schmierfilme und die Oberflächenbeschaffenheit der Kontaktflächen beeinflußt wurden. Das Rasterkraftmikroskop, mit dem sich die Reibungseigenschaften definierter

Kontaktflächen von wenigen Quadratnanometern Größe untersuchen lassen, ermöglicht neue Einblicke in das Gebiet der Tribologie.

So findet man etwa, dass die Reibungskräfte entgegen dem makroskopischen Verhalten auf der Nanometerskala proportional zur effektiven Kontaktfläche der zueinander in relativer Bewegung stehenden Körper sind. Trotzdem ist die Reibung auch auf dieser Skala weitgehend unabhängig von der Gleitgeschwindigkeit. Auf der Suche nach den atomaren Ursachen für dieses Verhalten stößt man auf eine ausgeprägte Abhängigkeit der Reibung von der atomaren Struktur. So hat insbesondere die Richtung, mit der die Körper relativ zu ihrem atomaren Gitter bewegt werden, einen Einfluß auf die beobachtete Reibung (Reibungsanisotropie). Diese Ergebnisse werden im Rahmen eines einfachen mechanischen Modells diskutiert, welches tieferen Einblick in die auf atomarer Skala ablaufenden Prozesse der Punktkontaktreibung erlaubt.