Study on friction reduction mechanism of solvation layers on molecular adsorption films

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K14642
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 渡部 誠也 大阪大学, 大学院理学研究科, 助教 (20850035)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 表面分析 / その場観察 / メゾスコピック領域

Outline of Annual Research Achievements

2022年度は、「研究実施計画」の①分子吸着膜上の溶媒和構造の解明と②メゾスコピック領域における摩擦試験の内、②を中心に取り組んだ。2022年度に実施した研究では、開発したメゾスケール摩擦試験機と顕微ラマン分光分析を組み合わせたその場観察試験機の改良を行った。具体的には、現行直径7ｍｍのプリズムプローブを直径200μmまでサイズダウンすることを試みた。微小プリズムプローブの作製は、サファイア平行平板に直径200μmの半球プリズムを取り付ける方式とした。接合には、フュージョンボンディングや耐熱性無機接着剤により直接接着させる方法を試みたが、良好な結果が得られなった。耐熱性無機接着剤を用いた方法では、平板とプリズムを十分な強度で接合することができたが、接着剤層が過度に厚くなってしまい、ラマン分光分析においての十分な入射光が透過せずプリズム先端に到達しないという問題が生じた。そのため、必要最低限の量の接着剤を用いて接合させるための専用治具の設計と製作に着手した。また、計測対象であるトライボフィルムは、温度条件によって成長速度や生成過程が異なる。そのため、当該装置の摩擦機構に温度制御ユニットを組み込み、温度をパラメータとした計測を可能とする改良にも着手した。2022年度から取り組んでいるプリズムプローブの微小化は、数～数十nm程度の”微細な凹凸形状”とラマンスペクトルを同時取得することを可能とし、メゾスコピック領域現象をナノスケールで解き明かす詳細な理解に繋がると期待できる。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

2022年度はプリズムプローブのサイズダウンに着手したが、当初に考案した手法でのプリズムプローブ作製が困難であったことや光学部品の納期遅れにより、計画の変更を余儀なくされた。そのため、2023年度はプリズムプローブ作製手法を早期に確立し、メゾスコピック現象解明のための実験へ移行することが望まれる。

Strategy for Future Research Activity

2023年度では、2022年度に引き続き、開発したメゾスコピック領域における摩擦試験に改良を加える。プリズムプローブの直径7mmから直径200μmへのサイズダウンには、現在開発中の専用治具を用いて解決を図る。その後、数～数十nm程度の”微細な凹凸形状”とラマンスペクトルを同時取得することを目標とする。改良を加えた装置を用いて、メゾスコピック領域における摩擦現象の解明を試みる。

Causes of Carryover

世界情勢の影響による納期遅れにより次年度使用額が生じた。当該研究遂行のための装置改良やデータ解析のための物品に使用する予定である。