Met drukgevoelige fluorescerende moleculen kun je precies zichtbaar maken waar twee ruwe oppervlakken elkaar raken, en hoe hard ze op elkaar worden gedrukt. UvA-onderzoekers publiceerden het recept zojuist op de website van Angewandte Chemie.

Het werpt nieuw licht op wrijving en de daardoor veroorzaakte slijtage. Mogelijk wordt nu duidelijk hoe je tandwielen en andere mechanische componenten verder kunt miniaturiseren zonder dat ze binnen de kortste keren totaal wegslijten. Ook mag je hopen op forse energiebesparingen, zeker als de schattingen kloppen dat dertig procent van de wereldwijde energieconsumptie aan wrijving opgaat.

De groepen van chemicus Fred Brouwer en fysicus Daniel Bonn staken de koppen bij elkaar om ‘rigidochrome’ moleculen te ontwerpen waarvan de fluorescentie drukgevoelig is. Ze gingen uit van een ontwerpje van Nobelprijswinnaar WE Moerner voor single-molecule imaging. Het resultaat zit zo in elkaar dat het uit de aangeslagen toestand kan komen zonder licht te geven, waarbij de energie weglekt via rotatie van één uiteinde ten opzichte van de rest. Zet je het molecuul klem, tussen twee oppervlakken of in een hoogviskeuze vloeistof, dan werkt dit relaxatiemechanisme niet meer en zit er niets anders meer op dan fotonen uitzenden.

De procesdure is vervolgens om het vast te leggen op een glazen plaatje, er een voorwerp tegenaan te drukken en de lichteffecten van onderaf te volgen met een fluorescentiemicroscoop.

Met polymethylmethacrylaatpareltjes op een glazen plaat hebben ze om te beginnen kunnen aantonen dat op micrometerschaal het contactoppervlak toeneemt naarmate objecten met meer kracht tegen elkaar worden gedrukt, iets dat Heinrich Hertz in 1881 al theoretisch voorspelde. Ze konden zelfs de drukverschillen zien die worden veroorzaakt doordat zulke pareltjes, als gevolg van het productieproces, niet helemaal glad zijn.

bron: UvA