2018 Fiscal Year Annual Research Report
Superlubric control using structural change by compression of molecular bearing interface
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17H02785
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
佐々木 成朗 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (40360862)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 勝 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (20196869)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 超潤滑 / フラーレン / グラフェン / 圧力誘起転移 / 分子スイッチ / 原子間力顕微鏡 / 分子シミュレーション / ナノトライボロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度に引き続き、C60/グラフェン界面構造の低荷重領域の微小変形を考えて、C60/グラフェン界面系全体の圧縮過程と、C60単体の圧縮過程との関係を調べた。C60分子の一軸圧縮弾性を実効的バネ定数 k_{C60}=d(V_{C60})/d(D_{C60}) (V_{C60}：C60分子の弾性エネルギー)で表し、界面全体の実効バネ定数 k_{total}=d(V_{total})/d(D_{total}) (V_{total}：系の全エネルギー)と、C60-グラフェン間相互作用の実効バネ定数 k_{int}=d(V_{int})/d(D_{int}) (V_{int}：系の相互作用エネルギー)と比較した。系を圧縮するにつれて、k_{tot}とk_{int}が増加する傾向を示したが、k_{C60}は微増するものの、ほぼ一定値を示すことが分かった。さらにk_{tot}は(k_{C60}^{-1} + k_{int}^{-1})^{-1}にほぼ等しくなることを見出した。これはC60/グラフェン界面構造がC60分子の垂直バネと、C60-グラフェン間相互作用の垂直バネの直列バネと見なすことができる可能性を示唆している。次に圧縮過程の各層間距離を固定した状態で、水平走査の超潤滑シミュレーションを行った。安定構造から水平方向への滑りのシミュレーションを行って得られた水平力曲線から、全系、C60、相互作用の水平硬さを評価することに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
C60/グラフェン界面における、C60分子の一軸圧縮過程における実効的な垂直バネ定数 k_{C60}、界面全体のバネ定数 k_{total}、相互作用のバネ定数 k_{int}との間に成立する関係を明らかにし、界面の垂直バネ近似の妥当性を示唆した。次に水平走査のシミュレーションを行い、界面の水平バネによるモデル化を開始した。
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| Strategy for Future Research Activity |
C60/グラフェン界面構造の圧縮過程における相互作用 k_{int}の効果として、グラフェン-C60間相互作用の他に、グラフェン-グラフェン間相互作用にも着目して、k_{total}、k_{C60}との関係を明らかにし、界面の垂直バネによるモデル化の妥当性を実証する。垂直バネと同様、水平バネについても議論し、界面のモデル化を進める。
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| Remarks |
・表面技術協会 第25回学術奨励講演賞 (2019年3月19日付) 福田朗子, 小宮山史郎, 佐々木成朗
・東京理科大学ナノカーボン研究部門2018年度成果報告会 ＆ 第4回東京理科大学-電気通信大学合同研究会 最優秀発表賞 (2019年3月1日付) 大向秀弥, 佐々木成朗
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