2015 Fiscal Year Annual Research Report
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26630042
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
後藤 真宏 国立研究開発法人物質・材料研究機構, エネルギー・環境材料研究拠点, 主席研究員 (00343872)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | トライボロジー / 光 / レーザー / 有機分子 / カンチレバー / 摩擦力制御 / 真空 / ナノトライボロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水中環境下で、有機分子がコーティングされたカンチレバーを用いてナノレベルの摩擦力の測定を行った際、光を照射することにより摩擦力が低減することを我々は発見した。本研究では、真空環境下において、このような光による摩擦力の変化が発現するのか、発現するのであれば、そのメカニズムをナノレベルで解明し、さらなる材料の低摩擦化を実現するための知見獲得を目的とした。はじめに、真空環境ナノトライボロジー光照射その場観察システムの構築を行なった。通常の大気型ナノトライボロジー測定装置に光導入が可能なように、ピエゾスキャナー上部に円筒形の光導入ブロックを重ねて固定し、さらに装置本体の中間部に光導入のためのビューポートを設けた。また、従来の分光照射光源では光強度が低いため、レーザー光源を新たに導入し、光励起に用いた。レーザー光源は多段NDフィルターで強度調整ができ、また、ビームの均一化のためにレーザー照射強度の良好な部分のみを試料ホルダー部に導入できるような光学系を構築した。さらに、測定本体部を真空排気するためのターボ分子真空排気系を設置する改造を行なった。この装置を用いて、大気中ならびに真空環境下でナノレベルにおけるカンチレバーとサファイア基板との摩擦力の測定を行い、有機分子が無い状態での摩擦力の光照射依存性についての基礎データを取得した。また、有機分子をカンチレバーに固定する簡易的な方法を見出し、容易に有機分子固定されたカンチレバーの準備を可能とした。この方法を用いて有機分子（クマリン6）を固定したカンチレバーで実験を行なったところ、真空環境下においてレーザー光照射（波長405nm）を行なった場合に、摩擦力が低減する現象を発見した。また、水中における低摩擦化の現象に比べて、摩擦変化の光応答性が速いことを突き止めた。このように、世界で初めて真空環境下において光による摩擦力制御に成功した。
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