| 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よく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.試料は水晶振動子上の電極にグラファイト基板を圧着し準備した.界面摩擦の測定は,これまでの研究に基づきヘリウム吸着膜の面密度(吸着膜の構造と関係する)と共に水晶振動子の振幅(吸着膜に加える外力に対応する)をパラメータとして温度変化を求めた.測定の結果,次のことが明らかになった.(1)ヘリウム原子2原子層膜および3原子層膜において低温で摩擦力の減少が観測される.(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.(1)と(2)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.(3)摩擦力は速度に比例する粘性摩擦ではなく,低振幅の測定では高振幅と比較して摩擦力の低温で起こる.これらの結果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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