Amsterdam (NL) – Röntgenstraling laat zien hoe dunne lagen smeermiddel werken.


Een dun laagje smeermiddel werkt niet goed. Wat er precies voor zorgt dat de vloeistof niet meer smeert, was totnogtoe onbekend. Onderzoeker Jeroen Bongaerts van FOM, stichting Fundamenteel Onderzoek der Materie, kan met een speciale röntgentechniek in beeld brengen hoe vloeistof zich gedraagt in de nauwe ruimte tussen twee glijdende platen.
In een druppel die op een plaat ligt, ontstaat ordening. De moleculen passen zich aan de vaste stof aan en de vloeistof 'bevriest'. Deze ordening is maar een paar atoomlagen dik, maar belemmert de glijdende werking van een smeermiddel. Een vaste stof smeert immers niet zo lekker, daarvoor moeten de moleculen kunnen bewegen.
Jeroen Bongaerts heeft met een modelsysteem onderzocht hoe een smeermiddel zich ordent in een nauwe spleet. Hij stuurde onder een hoek van minder dan ééntiende graad röntgenstraling door de vloeistoffilm tussen twee platen. De golven weerkaatsen tegen de wanden en interfereren met nog binnenkomende straling. Zo kan in de vloeistof een staande golf ontstaan die zich naar de andere kant van de spleet verplaatst.
In een gewone vloeistof gebeurt niets maar als de moleculen zich geordend hebben, verandert de golf. Sommige golflengten komen dan vaker voor, waaruit je kunt afleiden hoe de vloeistof in de nauwe ruimte er op moleculair niveau uitziet. Meerdere metingen achter elkaar verraden of de deeltjes zich in de tussentijd hebben bewogen.
Niet alleen de afstand tussen de platen blijkt van belang, ook hun elektrische lading. Een te dunne film beweegt niet omdat alle moleculen dan aan de platen 'vastgevroren' zijn. Maar stijve vloeistof is niet het enige probleem. Minieme elektrische ladingen op de platen kunnen de vloeistof ook té beweeglijk maken. Om dat op te lossen zou de smeerlaag juist nog dunner moeten. Genoeg materie voor verder fundamenteel onderzoek dus.

Frouke Pieters