2022 Fiscal Year Research-status Report
臨界ゆらぎダイナミクスの空間・時間分解ナノスケール高精度計測
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22K04934
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| Research Institution | Osaka Electro-Communication University |
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Principal Investigator |
影島 賢巳 大阪電気通信大学, 工学部, 教授 (90251355)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | 臨界状態 / 相転移 / 相関長 / 原子間力顕微鏡 / シア / 粘性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、温度による相転移を起こす代表的な二成分系である、2,6-ジメチルピリジン（ルチジン）と水の混合液が臨界状態のときに、その中に置かれた2表面間の特異な力学現象を、原子間力顕微鏡(AFM)を用いて実験的に探る研究をしている。今年度は特に、理論との対照を意識して、2表面にシアの動きをさせた場合に、粘性による抵抗力が温度に対してどのような依存性を示すかを計測することに重点を置いている。2表面間の距離が、二成分系の相関長を下回る近距離領域での実験的計測はほとんど報告例がなく、理論的研究も非常に乏しいのが現状である。AFMを用いた計測はこの欠落を埋めることのできるアプローチであると考えている。
これまでの研究で観測された臨界状態の力学的異常は再現性に乏しかったので、考えられる原因の１つである有機物による汚染を最大限に減らすため、実験用のセルや試料ホルダーから可能な限り樹脂を排除して、金属とガラス中心の構造に作り替えた。これによって有機系の汚染物はかなり低減されたのではないかと考えるが、試料であるマイカ（雲母）基板を、従来の有機系接着剤による固定ではなく、板ばねにスライドインして挟み込む形式にしたところ、ミクロンレベルの微細なデブリが多数生じ、測定の障害になっている。
AFMを用いたシアによる粘性の計測については、探針であるガラスコロイド粒子を接着した力センサーを、磁気力を用いてねじれ振動させる方式で良好な計測が行えることを確認できたので、前述の試料固定方法の問題に対処して理想的な計測を実現することを目指している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究の基本的な方針の1つである、AFMを用いたシアによる粘性を計測することは、力瀬センサーを磁気力によってねじれ振動させることによって実現できている。そこで、従来の計測で問題を引き起こした可能性のある有機汚染物を低減できるよう、実験装置のセルや試料ホルダーから樹脂材料を排除して作り直すことまでは計画通りであったが、その結果、予想外のデブリの問題が新たに生じて理想的な計測が実現できていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
まず現在の問題をクリアして、シア粘性の温度依存性の理想的な計測を実現させ、理論との比較対照を行う。次に、探針の励振方向を変えて試料基板に垂直な方向の計測に切り替えて2表面間の引力相互作用を直接計測できるようにし、臨界状態で生じるとされる臨界カシミール効果と、これと同時に計測される粘性抵抗力にも異常が検出できないかを、同時検出によって検証する。これら２つの作用を複素量として同時計測した報告は今までにないため、成功すれば画期的である。
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| Causes of Carryover |
実験装置の改造とそれに伴う性能の検証に時間を費やしたため、本格的な測定に移行するのが遅れ、結果として測定に使用する消耗品の購入量が予定より下振れとなったために、その分が次年度使用分となった。
次年度においては、実験の試行回数を今年度とくらべて大幅にアップできるので、差額を吸収できる見通しである。
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Research Products
(1 results)
