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2015 Fiscal Year Annual Research Report

光による摩擦力低減効果の研究

Research Project

Project/Area Number 26630042
Research InstitutionNational Institute for Materials Science

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)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
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
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。

  • Research Products

    (3 results)

All 2016 2015

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] boundary resistance at Au/Ge/Ge and Au/Si/Ge interfaces2015

    • Author(s)
      Zhan Tianzhuo, Yibin Xu, Masahiro Goto, Yoshihisa Tanaka, Ryozou Kato, Michiko Sasaki
    • Journal Title

      RSC ADVANCES

      Volume: 5 Pages: 49703~49707

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Zinc oxide low-friction coating- from nanotribological investigation to bearing application -2016

    • Author(s)
      Masahiro Goto, Michiko Sasaki, Akira Kasahara, Masahiro Tosa
    • Organizer
      PRICM9
    • Place of Presentation
      Kyoto
    • Year and Date
      2016-08-01 – 2016-08-05
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Optimization of p, n-type thermoelectric properties of bismuth telluride thin films by combinatorial sputter coating system2015

    • Author(s)
      Masahiro Goto, Michiko Sasaki, Yibin Xu, Yukihiro Isoda, Masahiro Tosa, Yoshikazu Shinohara
    • Organizer
      ICQNM2015
    • Place of Presentation
      Venice,Italy
    • Year and Date
      2015-08-23 – 2015-08-28
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2017-01-06  

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