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2006 年度 実績報告書

原子間力超音波顕微技術による極微破壊の制御とナノ流路の加工

研究課題

研究課題/領域番号 18560067
研究種目

基盤研究(C)

研究機関秋田大学

研究代表者

村岡 幹夫  秋田大学, 工学資源学部, 助教授 (50190872)

研究分担者 奥山 永樹  秋田大学, 工学資源学部, 助教授 (80177188)
キーワード走査型プローブ顕微鏡 / 超音波ナノ加工 / ナノ流路 / 集中質量型カンチレバー / 2次モード / 探針の摺動 / シアフォース制御 / 溝加工
研究概要

従来にない超音波ナノ加工法の基盤確立とこれにより作製したナノ流路の応用を目標とした本研究の18年度の実績は以下のとおりである.
(I)加工用集中質量型カンチレバーの作製と動作理論の確立
探針の摺動力を強化した慣性モーメント増強型の集中質量型カンチレバーを新たに作製した.ここでは,集中質量として直径30μmの金細線を長さ100μmに切断した棒状質量を用いた,また,はり振動理論を構築し,最適設計の準備を行った.付加質量とカンチレバーの慣性モーメントの比が約4以上であれば,2次モードの共振において,付加質量の重心を回転中心とする一自由度の角振動モデルと等価になることが分かった.
(II)流路の超音波加工と評価
UV硬化樹脂表面に幅数100nm,深さ数10nmの溝状流路の作製に成功した.通常タッピングモードと呼ばれるカンチレバー制御モードを本集中質量型カンチレバーの2次モードに適用することにより,実質的に,シアフォースモード(せん断力制御)が可能となることを実証した,振幅減衰率を調整することにより,表面にダメージを与えない形状計測と,制御したダメージ付与による溝加工が可能であることを示した.しかしながら,しばしば制御が不安定のなるという問題が生じた.これは,探針と試料表面の摩擦においてスティックスリップが生じてしまうことが原因であると推測した.すなわち,加工時の潤滑の必要性を検討すべきであるという結論を得た.

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2007 2006

すべて 雑誌論文 (4件)

  • [雑誌論文] Linear and nonlinear contact in atomic force acoustic microscopy2007

    • 著者名/発表者名
      Mikio Muraoka
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys. (in press)

  • [雑誌論文] Vibrational dynamics of concentrated-mass cantilevers in atomic force acoustic microscopy : Presence of modes with selective enhancement of vertical or lateral tip motion2007

    • 著者名/発表者名
      Mikio Muraoka
    • 雑誌名

      J. Phys. : Conf. Ser., Int. Conf. Nanosci. and Tech., Basel, July 30-Aug. 4, 2006 (in press)

  • [雑誌論文] Nano machining by rubbing at ultrasonic frequency under controlled shear force2006

    • 著者名/発表者名
      Mikio Muraoka, Hiromi Ishikawa
    • 雑誌名

      Proc. 3rd Int. Conf. Adv. Mechancal Eng. Mechanics, Hammamet (Tunisia), Dec. 17-19, 2006 (CD-ROM)

      ページ: Paper No.SD73, pp.1-4

  • [雑誌論文] シアフォース制御下の超音波ナノマシーニング2006

    • 著者名/発表者名
      石川広美, 岡村幹夫
    • 雑誌名

      2006年度精密工学会東北支部学術講演会講演論文集

      ページ: 31-32

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公開日: 2008-05-08   更新日: 2016-04-21  

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