Caracterización a nivel mecánico-cuántico de la fricción por deslizamiento entre dos nanoestructuras de hierro

Abstract

En este estudio, se han investigado las propiedades de fricción seca y deslizamiento entre dos superficies homogéneas de α-Fe utilizando simulaciones ab initio mediante el paquete VASP, que es una implementación eficiente de la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT). El objetivo principal fue comprender los mecanismos subyacentes a la fricción a nivel atómico y establecer una metodología robusta para futuras investigaciones en nanotribología. Inicialmente, se analizó una cadena unidimensional de hierro deslizándose sobre otra. Posteriormente, se abordó un sistema más realista de un nanofilm de hierro deslizándose sobre otro. Mediante el mapeo de la superficie de energía potencial (PES), se calcularon propiedades relevantes como la corrugación, las energías de adhesión, las fuerzas de fricción o la resistencia a la cizalladura y se analizó la distribución electrónica en la interfase en conexión con el enlace entre las dos nanoestructuras.

In this study, the dry friction and sliding properties between two homogeneous surfaces of α-Fe have been investigated using ab, initio simulations with the VASP package, which is an efficient implementation of Density Functional Theory (DFT). The main objective was to understand the underlying mechanisms of friction at the atomic level and to establish a robust methodology for future research in nanotribology. Initially, a one-dimensional chain of iron sliding over another was analyzed. Subsequently, a more realistic system of a nanofilm of iron sliding over another was addressed. By mapping the potential energy surface (PES), relevant properties such as corrugation, adhesion energies, friction forces, and shear resistance were calculated, and the electronic distribution at the interface was analyzed in connection with the bonding between the two nanostructures.