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2004 Fiscal Year Annual Research Report

自己組織化単分子層の凹凸パターンを利用した微小機械要素の表面機能化に関する研究

Research Project

Project/Area Number 15656031
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

中谷 彰宏  大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50252606)

Keywords自己組織化単分子膜 / 分子動力学 / パイエルスポテンシャル / 格子力学 / 転位論 / ナノテクノロジー / シュミレーション / 異方性
Research Abstract

マイクロマシンや、ナノロボット、ナノマシンなどの構造部品としてのナノスケールの機械要素に対する設計手法の確立が望まれている中で、近年、ナノレベルの構造制御法の一つとして、自然な形態形成や自己組織化を利用する方法が注目されてきている。自己組織化単分子層(Self-Assembled Monolayer ; SAM)の利用もそのような応用の一つである。本研究課題では、格子転位の概念を、凹凸のパターンを付与したSAM表面の分子間力によりつくられる場のミスフィットに適用し、表面特性の改善や、相対すべり運動する微小機械要素実現のための表面の機能化を目的としている。平成16年度は、昨年度に引続き自己組織化単分子層の基本特性を把握するために、まず、分子間相互作用を記述するポテンシャル関数の調査を行った後に、引続き、Au(111)、および、Si(111)基板のSAMモデルを用いた摺動特性の評価を行なった。前者は均質なSAMモデル、後者は50%サイトに分子が吸着する不均衡も出るとなっている。分子鎖を考え、分子間相互作用には、MM3パラメーターを用いた。SAMの相対すべり運動の分子動力学シミュレーションでは、摺動方向を変化させた様々な条件に対して、押し付け力とすべり方向のせん断力との関係から、摩擦係数を評価し、その異方性を調べた。Au基板のモデルでは押し付け量がある限界値を越えると、摩擦係数が不連続に大きくなるという結果が得られたが顕著な異方性は見られなかった。一方、Si基板では摺動方向によって摩擦係数が異なることが明らかとなった。また、変位制御条件下での荷重変動は、分子鎖の周期と一致し、表面間ポテンシャルにパイエルスポテンシャルとのアナロジーが成立することが分かった。さらに、すべり方向の分子配列における変位量は互いに強い相関が見られたが、すべり方向に垂直な方向の分子配列においては変位量は一様ではなく、キンク運動に類似した機構が認められた。以上のことから、自己組織化単分子膜の摺動に格子力学における転位論を適用できる可能性が示された。

  • Research Products

    (6 results)

All 2004

All Journal Article (6 results)

  • [Journal Article] Atomistic study of Size Effect in Torsion Tests of Nanowire2004

    • Author(s)
      Akihiro Nakatani, Hiroshi Kitagawa
    • Journal Title

      Abstract Book of 21st International Congress of Theoretical and Applied Mechanics (ICTAM'04)(ISBN) (CD-ROM)

  • [Journal Article] Molecular Dynamicsw Study of Anisotropic Friction-Properties on Interface between Patterned Self-Assembled Monolayers2004

    • Author(s)
      Akihiro Nakatani, Nobuhiko Kanzaki, Hiroshi Kitagawa
    • Journal Title

      Computational Mechanics Abstract (Vol.I), Eds, Z.H.Yao, M.W.Yuan, W.X.Zhong, Tsinghua Univ.Press & Springer

      Pages: 138

  • [Journal Article] 分子動力学法による自己組織化単分子膜間の摺動特性の評価2004

    • Author(s)
      中谷彰宏, 木村裕昭, 神崎伸彦, 北川 浩
    • Journal Title

      日本材料学会第9回分子動力学シンポジウム講演論文集

      Pages: 23-26

  • [Journal Article] 一次元非線形格子の破壊現象のスケール依存性に関する研究2004

    • Author(s)
      中谷彰宏, 河又輝泰, 北川 浩
    • Journal Title

      日本材料学会第9回分子動力学シンポジウム講演論文集

      Pages: 33-36

  • [Journal Article] Reflecting Particle Methodを用いたカーボンナノチューブ接合系内の水分子の流れの解析2004

    • Author(s)
      花崎逸雄, 中谷彰宏, 北川 浩
    • Journal Title

      日本材料学会第9回分子動力学シンポジウム講演論文集

      Pages: 1-4

  • [Journal Article] 膜小胞の弾性エネルギーと形態に関するマイクロ動力学シュミレーション2004

    • Author(s)
      中谷彰宏, 小林佳広, 小篠豊彦, 北川 浩
    • Journal Title

      計算工学講演会論文集 Vol.9, No.1

      Pages: 33-34

URL: 

Published: 2006-07-12   Modified: 2016-04-21  

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