| 研究課題/領域番号 |
17K05054
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| 研究機関 | 電気通信大学 |
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研究代表者 |
鈴木 勝 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (20196869)
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| 研究分担者 |
佐々木 成朗 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (40360862)
三浦 浩治 愛知教育大学, 教育学部, 教授 (50190583)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | ナノトライボロジー / 動摩擦 / エネルギー散逸 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は，ナノすべり運動によるエネルギー散逸に注目し，動摩擦がいつ・どこで・とのように起こるかの詳細を明らかにして，摩擦制御の知見を得ようとするものである。具体的な研究対象として，分子運動によるエネルギー散逸の制御と表面構造によるエネルギー散逸の制御を計画する。研究で利用するナノすべり運動によるエネルギー散逸測定は，申請者が開発した原子間力顕微鏡の探針と水晶マイクロバランスを組み合わせた実験装置（AFM-QCM装置）を改良して使用する。平成29年度は以下の２つのテーマの研究を行った。
(1)分子運動とエネルギー散逸について：分子運動がナノすべり運動のエネルギー散逸にどのような影響を与えるかを明らかにするために，試料としてC60単結晶を選び，測定の準備のために装置開発を行った。C60単結晶中のC60分子はおよそ260 K付近で分子回転が変化する相転移を起こす。この相転移での測定を目的として弱低温での測定を可能とするAFM-QCM装置の開発を行った。
(2)フォノン閉じ込めとエネルギー散逸について：絶縁体でのナノすべり運動のエネルギー散逸はフォノンとして起こると考えられる。研究は，MoS2の表面の微細加工によりさまざまな大きさのアイランドを作製し，フォノンの閉じ込めによるナノすべり運動のエネルギー散逸の変化を摩擦力顕微鏡とAFM-QCM装置を用いて調べた。測定の結果，アイランド領域を小さくすることでナノすべり運動のエネルギー散逸が大きく減少ることが明らかになり，表面のフォノンの閉じ込めによるもと解釈できることが分かった。これは摩擦制御の重要な知見である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
平成29年度に実施したMoS2の微細加工によるフォノン閉じ込めとエネルギー散逸の研究において，フォノン閉じ込めによるエネルギー散逸の減少が観測された。これはナノ構造による摩擦制御を示すものとして重要である。この研究内容は既に論文として報告した。以上、本研究により摩擦制御の重要な知見が得られたことより(1)とした。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成30年度は分子運動とナノすべり運動でのエネルギー散逸に注目し，平成29年度に作製した弱低温環境でのAFM-QCM装置を利用して，C60単結晶の相転移によるエネルギー散逸の変化を明らかにする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
平成29年度は分子運動によるエネルギー散逸の制御と表面構造によるエネルギー散逸の制御を計画し，２つのテーマとして(1)分子運動とエネルギー散逸について，と(2)フォノン閉じ込めとエネルギー散逸についての研究を行った。前者は試料としてC60単結晶を選び，C60分子の運動が変化する相転移での測定を目的として弱低温での測定を可能とするためにAFM-QCM装置の開発を行った。後者はMoS2の表面の微細加工によりさまざまな大きさのアイランドを作製しフォノンの閉じ込めによるエネルギー散逸の変化を調べた。(2)の研究から，アイランド領域を小さくすることでナノすべり運動のエネルギー散逸が大きく減少る新しい知見が明らかになり，結果を論文として公表した。
平成29年度は(2)のテーマについて集中的に研究を進めたことにより，(1)のAFM-QCM装置の開発の経費が一部未使用となった。
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