| 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 – 2021-03-31
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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・ど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（以下，AFM-QCM装置）を改良して使用する。令和元年度は，平成30年度に引き続きは以下の２つのテーマの研究を行った。
(1)金基板でのナノすべり運動でのエネルギー散逸の温度依存性について：熱運動がナノすべり運動でのエネルギー散逸に与える影響を明らかにするために、液体窒素温度から室温までのエネルギー散逸の温度変化が測定できる温度可変のAFM-QCM装置を作製し，その評価を行った。評価の結果，作製したAFM-QCM装置は十分な温度安定度を持ち，精密な測定が可能であることが分かった。続いて行った予備的な測定の結果、液体窒素温度の低温においてもエネルギー散逸に金表面ポテンシャルによるナノすべり距離依存性が明確に観測された。
(2)C60単結晶でのナノすべり運動でのエネルギー散逸の温度依存性について：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し、これにより表面分子の運動性が変化する。この相転移でのナノすべり運動でのエネルギー散逸を測定するための光てこ方式のAFM-QCM装置が作製した。測定の結果、相転移より高温では、ナノすべり距離がC60分子程度になるとき、探針による分子回転の効果と考えられる有効ばね定数とエネルギー散逸の異常が起こることが明らかになった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
分子の運動とエネルギー散逸の関係を明らかにする金基板とC60単結晶を使った２つの実験が進んでおり，それぞれの実験についてもエネルギー散逸の温度依存性の実験を行っっている状況である。また、平成30年度に実施した金基板でのナノすべり運動のエネルギー散逸の測定では、ナノすべり摩擦に関する有効的な表面ポテンシャルと粘性定数を定量的に決定できた。この研究は論文として報告の準備を行っている。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、論文での報告の準備を行っていることより(2)とした。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和元年度は（1)金基板でのナノすべり運動でのエネルギー散逸の温度依存性と(2)C60単結晶でのナノすべり運動でのエネルギー散逸の温度依存性の研究は，それぞれの実験に必要な温度可変AFM-QCM装置が完成し，実験を行っている。今後，ナノすべり運動でのエネルギー散逸の温度依存性の詳細が明らかになり，分子運動とエネルギー散逸の関係の知見が得られると期待される。令和元年度は(1)と(2)のテーマともAFM-QCM装置の作製・改良を中心に研究を進めたので，実験実施のための経費が一部未使用となった。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
令和元年度は分子運動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)金基板でのナノすべり運動でのエネルギー散逸の温度依存性と(2)C60単結晶でのナノすべり運動でのエネルギー散逸の温度依存性ついて研究を行った。それぞれの実験に必要な温度可変AFM-QCM措置が完成し，実験を行っている。令和元年度は(1)と(2)のテーマともAFM-QCM装置の作製・改良を中心に研究を進めたので，実験実施のための経費が一部未使用となった。今後，ナノすべりのエネルギー散逸の温度依存性の測定を実施し，分子運動とエネルギー散逸の関係が明らかになると期待される。。
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