Atomic-scale tribology in liquid environment

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K21143
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 29:Applied condensed matter physics and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Ichii Takashi 京都大学, 工学研究科, 准教授 (30447908)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宇都宮 徹 京都大学, 工学研究科, 助教 (70734979)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2022-03-31
• Keywords: 原子間力顕微鏡 / 走査プローブ顕微鏡 / 固液界面 / 潤滑 / トライボロジー

Outline of Final Research Achievements

We newly developed bimodal atomic force microscopy (AFM) utilizing a qPlus sensor with a long probe. It was found that the probe vibrates perpendicularly to the sample surface at the 1st resonance frequency, whereas it vibrates horizontally at the 3rd resonance frequency.By using this technique, anisotropic viscosity at the interface between the lubricant and the solid was successfully detected.

Free Research Field

表界面科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

摩擦で失われるエネルギーは莫大であり、摩擦の低減はエネルギー問題にエネルギー問題に直結する。摩擦の低減には潤滑油が有効であるが、固体ー潤滑油ー固体の三体間の相互作用を原子スケールで解明するのは容易ではない。本研究では、新たな原子間力顕微鏡 (AFM) を開発することで、高粘度潤滑油中での原子スケールイメージングおよび垂直/水平両方向の相互作用の同時検出を実現した。これにより、固液界面近傍の異方的な潤滑油粘度の分析も可能となり、原子スケールでの潤滑現象の理解につながる技術の開発ができた。