摩擦の理論的研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09640463
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 松川 宏 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (20192750)
• キーワード: 摩擦 / ピン止め / 巨視的量子効果 / 量子トンネル / 電荷密度波 / 磁束格子

研究概要

・周期ポテンシャルと不純物があるときの2次元モデルの摩擦の振る舞いを数値的に調べた。このモデルは薄膜超伝導体中の磁束格子のモデルでもある。不純物が最大静摩擦力を小さくする場合があること、不純物があっても、運動状態では格子にある種の準長距離秩序があること等を示した。その秩序は運動に対して横方向には速度に依らず存在し、そのため運動状態でさらに横向きに力を加えても、運動の方向は変わらないという横方向ピン止めが起こる。速度の増加と共に、この準長距離秩序の典型的な長さは増大し、それにより、動摩擦力や横方向ピン止め力は特異な振る舞いを示す。特に後者の速度依存性は非単調になるが、これはデイスコメンシュレート構造の変化によると考えられることを明らかにした。
・CDWの巨視的量子トンネル現象と考えられる非線形電気伝導が実験で観測されている。測定が2端子法で行われていることに注目し、この方法でトンネル電流が観測されるためには、電極近傍およびバルクのCDWの両方がトンネルによって動かねばならず、前者の過程はCDWのボルテックスリング、後者はキンク-アンチキンク対の生成によると考えることにより実験で観測されているトンネル電流の電場依存性と試料依存性が説明できることを示した。
・2種類の量子ラチェットにおける流れと仕事を計算し、これらの系の流れは熱浴との相互作用の結果生じた新しい量子効果であることを示した。
・整合CDWにおける不純物の効果を議論し、それにより量子トンネルが起こりやすくなることがあることを示した。

研究成果

• [文献書誌] H.Matsukawa,T.Kawaguchi,H.Fukuyama: "Theoretical and Numerical Study of Sliding Friction Based on the Extended-Frenkel-Kontorova Model"Journal de Physique IV. Vo1.9 No.10. 89-90 (1999)
• [文献書誌] H.Matsukawa,H.Miyake,M.Yumoto,H.Fukuyama: "Macroscopic Quantum Tunneling of Charge Density Waves"Journal de Physique IV. Vo1.9 No.10. 161-164 (1999)
• [文献書誌] Masanori Yumoto,H.Fukuyama,H.Matsukawa, N. Nagaoka: "Effect of Local Inhomogeneity on Nucleation; Case of CDW Depinning"Proc. of 22nd Int. Conf. on Low Temperature Physics.
• [文献書誌] S.Yukawa,G.Tatara,M.Kikuchi,H.Matsukawa: "Quantum Ratchet"Proc. of 22nd Int. Conf. on Low Temperature Physics.
• [文献書誌] T.Kawaguchi,H.Matsukawa: "Numerical Study of dynamical frietional phenomena"Proc. Of the 5-th Int. Conf. On Computational Physics.