| 研究課題/領域番号 |
17J00380
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 研究分野 |
応用物理学一般
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
吉田 尚樹 北海道大学, 大学院情報科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2018年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2017年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
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| キーワード | カシミール力 / 原子間力顕微鏡 / 相互作用力 / カシミール効果 / 接触電位差 / 静電気力 |
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| 研究実績の概要 |
本年度は金属-絶縁体転移を示す試料であるマグネタイトとAu球形探針との間に働くカシミール力の距離依存性の測定を行い、金属-絶縁体転移を用いたカシミール力のNEMS応用に向けて、Si-Au球形探針の場合の測定結果との比較を行った。マグネタイトは約125 K前後の温度において、金属-絶縁体転移を示す材料であり、カシミール力は材料の伝導率・誘電率に依存している。よって、マグネタイトの金属-絶縁体転移によるカシミール力の変化を利用したアクチュエーターといったMEMS分野での応用が期待される。
ナノスケールにおけるカシミール力の測定では、表面粗さによって探針と試料の接触位置の決定が困難になる問題や、カシミール力の解析が困難になる問題が生じるため、表面粗さの影響を抑えた測定が求められる。このため、単原子層レベルで清浄かつ平坦なマグネタイト表面を作製し、周波数変調方式原子間力顕微鏡を用いて測定を行った。400 nm以下の距離においてSi試料を用いた場合の測定結果と比較したところ、カシミール力が30 nmの距離では30 %程度小さいことを確認した。これは用いたマグネタイト試料が、理想的な完全導体間のカシミール力の条件から離れた系となっているためと考えられる。このことから、マグネタイトの金属-絶縁体転移前後においても伝導率・誘電率の変化によってカシミールが可変できると考えられる。
昨年度は北海道胆振東部地震とそれに伴う全域停電の影響により遅れが生じたため、今年度は金属-絶縁体転移を示す試料であるマグネタイトとAu球形探針との間に働くカシミール力を中心に研究を進めた。結果、金属-絶縁体転移が見られる清浄表面を用いて測定を行うことができ、Si試料との比較から誘電率の差による力の大きさの違いを示したことは、金属-絶縁体転移を用いたカシミール力のNEMS応用に繋がる知見を示すに至ったと考えている。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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