| 研究概要 |
マクロスケールでの摩擦法則はよく知られた物理法則である.しかし,原子スケールでの摩擦力の性質は理解されているとは言いがたい.近年,原子間力顕微鏡や水晶マイクロバランス等の新しい実験技術の開発によって,原子スケールの摩擦ではマクロスケールとは異なった振る舞いが観察されている.本研究では吸着膜の界面摩擦を決める重要な因子を明らかにすることを目的とし、グラファイト基板上のヘリウム吸着膜の界面摩擦を測定した。本研究を開始した当時QCM法による吸着膜の界面摩擦の測定では,水晶振動子上の電極が吸着基板を兼ねるという制約により金属基板上の吸着膜に限られていた.本研究では水晶振動子上の電極にグラファイト基板の圧着を行い試料を準備した.また比表面積が大きなグラフォイルを用いることで広い吸着面積が得られ,質量の小さいヘリウム原子でも摩擦力の変化を高精度に測定することが可能となった.測定の結果、次のことが明らかになった。(1)摩擦力の温度変化は、ヘリウム原子2原子層膜および3原子層膜において観測される。このとき高温域では摩擦力が大きく、低温域では摩擦力が小さい。(2)2原子層膜と3原子層膜を比較すると、3原子層膜の摩擦力が減少を始める温度が低い。これらの結果は界面摩擦の大きさを決める因子に吸膜着の構造的な乱れが重要であるという考えを定性的に支持するものである。ヘリウム吸着膜のこれら特徴的な摩擦現象は、界面摩擦の研究に重要な知見を与えるものである。
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