Seminario INFAP

Tendrá lugar una nueva charla del Instituto de Física Aplicada (INFAP), será dictada por el Dr. Wilfred T. Tysoe -Department of Chemistry and Biochemistry, University of Wisconsin, Milwaukee - colaborador del Laboratorio de Fisicoquímica de Superficies.

El seminario "Coupling Mechanical Energy into Activated Processes: Friction, Viscosity and Tribochemistry" (Acoplando Energía Mecánica en Procesos de Activación: Fricción, Viscosidad y Triboquímica) se llevará a cabo el miércoles 22 de octubre a las 10:00 hs. en el Aula 34 del Departamento de Física en el Bloque II, segundo piso - Universidad Nacional de San Luis. Ejercito de los Andes 950-.

Resumen

Un gran número de procesos, en particular en tribología (estudio de la fricción y el desgaste), son causados por una fuerza externa acelerando la velocidad de transición sobre una barrera de activación, hacia otro estado del sistema. Esto fue inicialmente discutido por Prandtl (L. Prandtl, Z. Angew. Math. Mech. 8, 85–106 (1928)) en una publicación sobre las propiedades inelásticas de tensión-deformación de metales, y que también puede ser aplicado a procesos de fricción dinámica. El conocido como modelo de Tomlinson-Prandtl describe el efecto de una fuerza externa sobre un potencial periódico en la interface deslizante, la cual actúa disminuyendo el valor de la energía de activación, permitiendo calcular la fuerza de fricción en función de la temperatura y la velocidad de deslizamiento. En 1936, Eyring mostró que un enfoque similar podía ser utilizado para modelar la viscosidad de líquidos (H. Eyring, J. Chem. Phys. 4, 283 (1936)). Este enfoque ha sido usado más recientemente para modelar el desgaste a escala atómica observado en experimentos de microscopía de fuerza atómica (T.D.B. Jacobs et al, Trib. Letts. 39, 257 (2010)).

Modelos similares han sido utilizados para describir el efecto de una fuerza externa en reacciones químicas con el denominado modelo de Bell, el cual predice que la constante de la velocidad de reacción bajo la influencia de una fuerza externa F, se aproxima a k(F) = k0 exp(FΔx‡/kBT), donde k0 es la constante de la velocidad de reacción sin la aplicación de una fuerza externa, kB es la constante de Boltzmann, y Δx‡ es la distancia a lo largo de coordenada de reacción desde el estado final al estado de transición. Probando este modelo es un particular desafío experimental debido a la dificultad para medir velocidades de reacción en una interface deslizante solido-solido. Esto se aborda explorando la lubricación en fase gaseosa de una interface de cobre por disulfuro de dimetilo (DMDS). DMDS reacciona inicialmente con la superficie de cobre a  ~300 K para formar especies tioles, y las fuerzas de corte hacen que el azufre y algo de carbón penetren el substrato para formar un film lubricante que reduce la fricción. La cinética de la velocidad, inducida por fuerzas de corte, de la descomposición de tioles es medida en ultra alto vacío a partir de la cantidad de metano que se forma a medida que las superficies se deslizan entre sí, donde la velocidad de reacción aumenta unos seis órdenes de magnitud con respecto a la velocidad de descomposición térmica. La velocidad de reacción experimental es comparada con el modelo de Bell.