2020 Fiscal Year Research-status Report

Development of interatomic potential for polymer/solid interface and its application to the tribochemical reacted film

Research Project

Project/Area Number	20K04173
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	泉聡志東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30322069)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	波田野明日可東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (20707202)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	分子動力学
Outline of Annual Research Achievements	(1)感圧接着剤用界面ポテンシャルの開発 Siウェハを被着体とする粘着テープの剥離挙動について，密度汎関数計算(DFT)を用いて未処理のSiウェハの表面であるアモルファスSiO2と粘着剤の分子間に働く力と系のエネルギーを計算し，DFTで得られた結果を再現するように分子動力学計算で必要な非結合相互作用パラメータを求め，分子動力学法(MD)による剥離挙動のシミュレーションを実施した。粘着剤分子の被着体への圧着時間や，被着体の表面粗さを変更して剥離シミュレーションを実施した結果，圧着時間と相関のある被着体分子と粘着剤分子が一定の距離以内に近接している原子対の数と，被着体の表面粗さが大きくなるほど，剥離応力の最大値・剥離エネルギーが大きくなることを明らかにした。 (2)ZnDTP-酸化鉄界面のための電荷移動型原子間ポテンシャルの開発酸化鉄表面を再現する原子間ポテンシャルと ZnDTP 由来トライボフィルムのモデル化のための原子間ポテンシャルの開発を目的とした．得られた酸化鉄ポテンシャルは高温高圧条件下において酸化膜を形成した．一方，ZnDTP ポテンシャルによるアモルファスZn(PO3)2 は，密度や Zn への配位数などが定量的には実験と一致しなかった．しかし，リン酸鎖を形成しアモルファス構造を維持するなど定性的な再現を行うことができた．また，BO/NBO>0.5 におけるリン酸鎖の状態や，実験と同様にせん断に伴うBO/NBO の低下を再現した．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 粘着剤系と潤滑系の二種類の界面に対しての原子間ポテンシャル開発に成功した。前者は当初予定していない成果であったが、従来の高分子ポテンシャルの枠組みで作成した。後者は従来の高分子ポテンシャルとは異なり、電荷移動型の枠組みでの作成である。最終目標は、前者と後者を組み合わせた新しい原子間ポテンシャルの開発であり、初年度としては、十分な成果を挙げたと考える。
Strategy for Future Research Activity	潤滑系の界面ポテンシャルは、SやZn、Moなどの潤滑油に含まれる元素を追加して、汎用的に使えるレベルを目指す。同時に、粘着剤系のポテンシャル界面ポテンシャルでの知見を活かして、高分子系のポテンシャルと固体系ポテンシャルをハイブリッドさせた新しい原子間ポテンシャルの開発を目指す。
Causes of Carryover	年度内に納品が間に合わなかったため。