2018 Fiscal Year Annual Research Report
In situ AFM characterization of alloying process on liquid-metal/solid-metal interfaces
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17K19076
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
一井 崇 京都大学, 工学研究科, 准教授 (30447908)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杉村 博之 京都大学, 工学研究科, 教授 (10293656)
宇都宮 徹 京都大学, 工学研究科, 助教 (70734979)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2019-03-31
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| Keywords | 原子間力顕微鏡 / 溶融金属 / 液体金属 / 結晶成長 / 固液界面 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
溶融金属と固体金属との界面は、溶融金属メッキやハンダ付けなど、異種金属材料接合形成において実用上重要な役割を果たす。そこでは、溶融金属が固体金属に濡れ広がり、界面で合金を形成し、その後冷却されることで接合体を形成する。その界面の微視的分析は実用・学術両面で重要であるが、その手法は極めて限られている。本申請課題では溶融金属-固体界面分析可能な原子間力顕微鏡 (Atomic Force Microscopy; AFM) の開発を目的とした。
AFMは近年、固液界面の高分解能分析手法として精力的に研究が進められているが、それらは全て水や有機溶媒などの光学的に透明な液体に限られている。溶融金属は光学的に不透明であるため、従来型のAFMで用いられる光学的検出系と組み合わせたフォースセンサを用いることはできない。そこで、これに代わり、音叉型水晶振動子からなるフォースセンサを採用した。本センサは、その変位を圧電方式で検出するため、これを問題としない。溶融金属としては過冷却ガリウムを用い、これを金薄膜に滴下し、その界面での合金形成過程の直接分析に取り組んだ。その結果、世界で初めて溶融金属中におけるAFM原子分解能観察に成功した。過冷却ガリウム中においてAuGa2結晶が形成されることを直接可視化により明らかにした。さらにその結晶成長過程のその場観察にも成功した。これに加え、AFMにより界面近傍の溶融ガリウムの非等方的な密度分布 (溶媒和構造) の可視化にも成功した。
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Research Products
(4 results)
