中国科学院兰州化学物理研究所纳米润滑课题组在量子摩擦研究领域取得了重要进展,首次在实验中观察到固体与固体界面间的量子摩擦现象。研究团队成功构建了电子、声子耗散与摩擦之间的内在联系,并揭示了通过拓扑应变调控量子态来影响摩擦的机制。这项研究打破了经典摩擦定律在固-固界面下的适用性,发现折叠石墨烯边缘的摩擦力随层数呈现非线性变化,并颠覆了摩擦力与势垒高度“按比例增长”的传统观念,证明了通过调整材料微观结构可以有效控制量子摩擦。
🔬 **首次实验观察到量子摩擦现象**:中国科学院兰州化学物理研究所的团队利用原子力显微镜纳米针尖操纵技术,成功构筑了具有可控曲率和层数的折叠石墨烯边缘拓扑结构,并在纳米尺度上进行了摩擦测量,首次在实验中观察到了固体和固体界面之间的量子摩擦现象。
📉 **摩擦力与层数呈非线性变化**:研究发现在折叠石墨烯边缘,摩擦力随石墨烯层数的增加呈现出显著的非线性变化,这直接违背了经典摩擦定律在固-固界面下的适用性,表明在量子尺度下摩擦行为更加复杂。
⚛️ **揭示拓扑应变调控摩擦机制**:该研究系统地构建了电子、声子耗散与摩擦之间的内在关系,并成功揭示了通过拓扑应变诱导的量子态调控摩擦的机制,为理解和控制纳米尺度下的摩擦提供了新的视角。
💡 **颠覆传统摩擦认知**:研究成果彻底颠覆了人们对摩擦力与势垒高度“按比例增长”的传统认知,证明了通过调整材料的微观结构,例如折叠石墨烯的层数和曲率,能够有效地控制量子摩擦,为摩擦学研究开辟了新方向。
IT之家 7 月 22 日消息,据科技日报今日消息,中国科学院兰州化学物理研究所纳米润滑课题组在量子摩擦研究方面取得重要进展。
研究团队首次在实验中观察到固体和固体界面量子摩擦现象,系统构建了电子、声子耗散与摩擦的内在关系,揭示了拓扑应变诱导的量子态调控摩擦机制。相关研究成果发表于国际学术期刊《自然・通讯》。

▲ 纳米针尖操纵可控折叠石墨烯团队基于原子力显微镜纳米针尖操纵技术,构筑了具有可控曲率与层数的折叠石墨烯边缘拓扑结构,系统开展了纳米尺度摩擦测量。研究发现,折叠石墨烯边缘摩擦力随层数呈现出显著的非线性变化,违背了经典摩擦定律在固 — 固界面下的适用性。

▲ 折叠石墨烯量子摩擦行为从 2021 年开始,团队历时 4 年攻克了石墨烯可控折叠难题,并自主研发世界首个超低温量子的摩擦系统,用于研究量子摩擦。同时,该研究还彻底颠覆了人们对摩擦力与势垒高度“按比例增长”的传统认知。研究发现,通过调整材料的微观结构,能有效控制量子摩擦。
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https://www.nature.com/articles/s41467-025-61269-0