| 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,表面力測定装置等の新しい実験技術の開発と計算機の進歩によって,ナノトライポロジーと呼ばれる新しい研究分野が発展している.その中で物理吸着の界面摩擦は原子スケールでの摩擦のメカニズムに重要な知見を与えるものとして興味が持たれている.
本研究では,物理吸着膜の摩擦力の性質と,それを決める因子を明らかにすることを目的として,ヘリウム吸着膜の界面摩擦を測定した.本年度はヘグラファイト基板とグラファイトにKrを吸着させた基板を用意し,基板の違いによる摩擦力の性質を調べた.測定の結果,ヘグラファイト基板とグラファイトにKrを1原子層吸着させた基板でも共通に次のことが観測された.(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)摩擦力が減少する温度は膜の層構造が従って階段状に変化し,3原子層膜の温度は2原子層より低い.(3)低温での摩擦力の減少は振動子の振幅に依存し,振幅が大きいほうが摩擦力の減少が大きい.(4)低温での低摩擦状態は準安定状態であり,低温で大振幅から低振幅に変化させても低摩擦状態は維持される.また,摩擦力は非粘性摩擦である.しかし,Krを吸着させた基板では摩擦力が大きくなり.摩擦力の大きさは基板の性質に強く依存することが明らかになった.今後の界面摩擦の研究に重要な知見を与えると期待される.
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