一個國際團隊在摩擦研究方面取得的最新進展闡明了分子在表面上的行為，透過創新的顯微鏡技術和計算，進一步加深了我們對靜態和動態摩擦的理解。幾個世紀以來，摩擦這一日常現像一直困惑著科學家。儘管進行了深入研究，但對它的認識仍然不全面，這主要是因為它涉及不同層面的複雜相互作用。

準確掌握物體之間的精確接觸條件是一項長期挑戰，而最近掃描探針顯微鏡技術的進步使這項壯舉成為可能。

然而，即使取得了這些技術突破，動態摩擦力–維持分子運動所需的力量–的複雜性仍然難以捉摸。科學家可以透過移動表面上的單一分子來測量靜摩擦力，但對動態摩擦力的測量和理論理解仍有待全面揭開。

圖1：原子層面的動態摩擦。(A) 一氧化碳分子在銅表面被金屬尖端操縱的示意圖。(B) 針尖在銅表面水平移動時CO 分子吸附狀態的變化。針尖與CO 之間的相互作用能以不同的線條表示： CO 在頂點（黑色曲線）、橋點（紅色曲線）和鄰近頂點（藍色曲線）上的吸附狀態。隨著針尖的移動，CO 的實際吸附狀態沿著實線變化。不同吸附位點之間的轉換（綠色交叉）是了解動態摩擦複雜性的關鍵。資料來源：美國物理學會

突破性研究

現在，來自日本金澤大學、西班牙多諾斯蒂亞國際物理中心和德國雷根斯堡大學的合作團隊在《物理評論快報》和《物理評論B》上發表文章，報告了他們深入研究這一難題的突破性研究。他們使用原子力顯微鏡仔細研究了一氧化碳(CO) 分子在單晶銅表面上的操控。在ab initio 計算的支持下，他們的研究結果揭示了以下問題：

– 一氧化碳分子如何相對於顯微鏡尖端和表面定位。

– 顯微鏡尖端引起的分子運動、能量消耗以及靜摩擦力和動摩擦力之間的關係。

這項研究因其對摩擦過程的清晰認識而脫穎而出。它不僅為一個研究已久的現象提供了新的見解，也為未來研究能量耗散弛豫過程鋪平了道路。