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2010 年度 実績報告書

MEMSと実時間TEM顕微観察によるナノメカニカル特性評価と応用展開

研究課題

研究課題/領域番号 21000008
研究機関東京大学

研究代表者

藤田 博之  東京大学, 生産技術研究所, 教授 (90134642)

研究分担者 橋口 原  静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (70314903)
佐々木 成朗  成蹊大学, 理工学部, 教授 (40360862)
キーワードMEMS / TEM / 第一原理計算 / ナノコンタクト / ナノハンドアイシステム / 材料劣化 / ナノ熱伝導 / ナノトライボロジー
研究概要

H21年に評価系の拡張において未着手であった極低温下での実験を可能とするホルダの開発を行い、提案したすべての研究テーマの推進を行うための評価系を整えることができた。H22年度は、電気接点劣化機構の解明、ナノ熱特性強化、繊維状ナノ材料特性評価、ナノトライボロジーに関する研究を行い、以下の研究成果を得た。
【電気接点劣化機構の解明】金対向針の間に高いバイアス電圧を印加し、対向針間の高電界や対向針接触時の高電流による影響を調べたところ、シリコン対向針に成膜した金膜が放電やジュール熱で剥離することがわかった。また、対向針間のバイアス電圧を印加せず、圧縮・引張を行ったところ、金の加工硬化により脆性向上が確認された。さらに強く圧縮・引張を行ったところ、10nmスケールの金の塊が対向針間で移動する移着現象を確認した。
【ナノ熱特性評価】シリコン対向針を接触し、シリコンナノ接点を100nm程度伸長した状態で、シリコンナノ接点を通じた熱伝導測定を行った。シリコンナノ接点において非常に高い熱伝導特性を示すことを発見した。またシリコンナノ接点の直径を変えて測定を行い、それぞれの熱伝導特性から直径依存性を確認した。
【繊維状ナノ材料特性評価】極微量分子捕獲のために、nmレベルで鋭くかつ数nmギャップを持つピンセットをメッキ法を用いて開発するも、滑らかで均一な成膜がうまくいかなかった。金のメッキ液の調整を行い、成膜条件の特定を行った。
【ナノトライボロジー】シリコンナノ接点のせん断変形のその場観察に加え、銀や金のナノ接点のせん断変形を観察することに成功した。銀や金はシリコンに比べ、せん断により接点形状は容易に変形し、せん断距離が短い領域で破断に至った。さらに計算グループがシリコンのせん断変形の塑性流動変形を計算により再現した。

  • 研究成果

    (35件)

すべて 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件) 学会発表 (22件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Quasi-Static Frictional Test between Silicon Sharp Probes with in-situ TEM Observation of Real Contact Point2010

    • 著者名/発表者名
      T.Ishida, T.Sato, S.Nabeya, H.Fujita
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series

      巻: 258 ページ: 012011(6pp)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nano-scale observation of frctional deformation at Ag single point contact with MEMS-in-TEM setup2010

    • 著者名/発表者名
      T.Sato, T.Ishida, S.Nabeya, H.Fujita
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series

      巻: 258 ページ: 012005(6pp)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] MEMS-in-TEM for Nano Tribology2010

    • 著者名/発表者名
      H.Fujita, T.Ishida, T.Sato, S.Nabeya
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series

      巻: 258 ページ: 012004(6pp)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Atomistic Simulation of Plasticity in Silicon Nanowires2010

    • 著者名/発表者名
      F.Cleri, T.Ishida, D.Collard, H.Fujita
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 97 ページ: 153106(3pp)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] In-situ TEM Observaiton of Nano Bonding Formation between Silicon Tips2010

    • 著者名/発表者名
      T.Ishida, K.Kakushima, N.Sasaki, H.Fujita
    • 雑誌名

      Nanotechnology

      巻: 21 ページ: 435705(5pp)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design and fabrication of MEMS-controlled probes for studying the nano-interface under in situ TEM observation2010

    • 著者名/発表者名
      T.Ishida, Y.Nakajima, K.Kakushima, M.Mita, H.Toshiyoshi, H.Fujita
    • 雑誌名

      Journal of Micromechanics and Microengineering

      巻: 20 ページ: 075011(8pp)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unique Near-Zero Friction Regime of C60 Molecular Bearings Along [12-30] Direction2010

    • 著者名/発表者名
      N.Itamura, H.Asawa, K.Miura, N.Sasaki
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series

      巻: 258 ページ: 012013(8pp)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simulated Nanoscale Peeling Process of Monolayer Graphene Sheet: Effect of Edge Structure and Lifting Position2010

    • 著者名/発表者名
      N.Sasaki, H.Okamoto, S.Masuda, K.Miura, N.Itamura
    • 雑誌名

      Journal of Nanomaterials

      巻: 3 ページ: 742127(12pp)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nano composite Materials of Alternately Stacked C60 Monolayer and Graphene2010

    • 著者名/発表者名
      M.Ishikawa, S.Kamiya, S.Yoshimoto, M.Suzuki, D.Kuwahara, N.Sasaki, K.Miura
    • 雑誌名

      Journal of Nanomaterials

      巻: 3 ページ: 891514(6pp)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Atomic-Scale Friction of Monolayer Graphenes with Armchair- and Zigzag-Type Edges During Peeling2010

    • 著者名/発表者名
      N.Sasaki, H.Okamoto, N.Itamura, K.Miura
    • 雑誌名

      e-Journal of Surface Science and Nanotechnology

      巻: 8 ページ: 105-111

    • 査読あり
  • [学会発表] Nano-Tribological Functions of Carbon Hybrid Interfaces Formed by Graphene, Fullerene and Carbon Nanotube2011

    • 著者名/発表者名
      N.Sasaki
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium on Interdisciplinary Materials Science
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2011-03-09
  • [学会発表] In-situ TEM Observation of Formation-Retraction-Fracture Experiment of Liquid-Like Silicon Nanocontact2010

    • 著者名/発表者名
      T.Ishida, K.Kakushima, H.Fujita
    • 学会等名
      Material Research Society Fall Meeting 2010
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 年月日
      2010-11-30
  • [学会発表] Mechanism of Superlubricity of FuUerene Molecular Bearings2010

    • 著者名/発表者名
      N.Sasaki
    • 学会等名
      The 18th International Symposium on Surfactants in Solution
    • 発表場所
      Melbourne, Australia
    • 年月日
      2010-11-15
  • [学会発表] マイクロ・ナノ加工技術の実用化事例と将来展望2010

    • 著者名/発表者名
      H.Fujita
    • 学会等名
      横浜キーテクノロジー創生フォーラム2010
    • 発表場所
      横浜情報文化センター
    • 年月日
      2010-11-02
  • [学会発表] MEMSを用いたシリコン真実接触部変形のTEM実時間観察と摩擦力測定2010

    • 著者名/発表者名
      石田忠、藤田博之
    • 学会等名
      第2回マイクロナノ工学シンポジウム
    • 発表場所
      くにびきメッセ
    • 年月日
      2010-10-15
  • [学会発表] MEMSを用いたDLC界面間におけるスティックスリップのTEMその場観測及び力計測2010

    • 著者名/発表者名
      鍋屋信介、石田忠、米谷玲皇、藤田博之
    • 学会等名
      第2回マイクロナノ工学シンポジウム
    • 発表場所
      くにびきメッセ
    • 年月日
      2010-10-14
  • [学会発表] 摩擦機構の解明に向けた銀のナノせん断破壊の実時間TEM観察2010

    • 著者名/発表者名
      佐藤隆昭、石田忠、藤田博之
    • 学会等名
      第27回「センサ・マイクロマシンとその応用」シンポジウム
    • 発表場所
      くにびきメッセ
    • 年月日
      2010-10-14
  • [学会発表] In-situ TEM Observation of Silicon Nano Bonding between MEMS Probes andits Formation Process Driven by Single Atomic Step Motion2010

    • 著者名/発表者名
      T.Ishida, H.Fujita
    • 学会等名
      International Congress on Microscopy 17
    • 発表場所
      Rio de Janeiro, Brazil
    • 年月日
      2010-09-20
  • [学会発表] In-situ TEM Observation of Formation of Crystalline Nano ball by Frictional Motion between DLC Surfces2010

    • 著者名/発表者名
      S.Nabeya, T.Ishida, R.Kometani, H.Fujita
    • 学会等名
      International Congress on Microscopy 17
    • 発表場所
      Rio de Janeiro, Brazil
    • 年月日
      2010-09-20
  • [学会発表] MEMS-in-TEM for Nano Tribology2010

    • 著者名/発表者名
      T.Sato, T.Ishida, S.Nabeya, H.Fujita
    • 学会等名
      International Conference of Sciense and Friction 2010
    • 発表場所
      合歓の郷
    • 年月日
      2010-09-17
  • [学会発表] Nano-scale observation of frictional deformation at Ag single point contact with MEMS-in-TEM2010

    • 著者名/発表者名
      H.Fujita, T.Ishida, T.Sato, S.Nabeya
    • 学会等名
      International Conference of Sciense and Friction 2010
    • 発表場所
      合歓の郷
    • 年月日
      2010-09-17
  • [学会発表] Quasi-Static Frictional Test between Silicon Sharp Probes with in-situ TEM Observation of Real Contae Point2010

    • 著者名/発表者名
      T.Ishida, H.Fujita
    • 学会等名
      International Conference of Sciense and Friction 2010
    • 発表場所
      合歓の郷
    • 年月日
      2010-09-15
  • [学会発表] Nanoscale Shear of Opposing Nanoscale Silicon Tips-Molecular Dynamics Study2010

    • 著者名/発表者名
      T.Ishikawa, N.Itamura, N.Sasaki
    • 学会等名
      International Conference on Science of Friction 2010
    • 発表場所
      合歓の郷
    • 年月日
      2010-09-15
  • [学会発表] Simulation of Fullerene Molecular Bearings2010

    • 著者名/発表者名
      N.Itamura, K.Miura, N.Sasaki
    • 学会等名
      International Conference on Science of Friction 2010
    • 発表場所
      合歓の郷
    • 年月日
      2010-09-15
  • [学会発表] Atomic-Scale Wear of Graphene-Simulation Study of Tip-Scan and Peeling Process2010

    • 著者名/発表者名
      N.Sasaki, H.Okamoto, K.Miura, N.Itamura
    • 学会等名
      International Conference on Science of Friction 2010
    • 発表場所
      合歓の郷
    • 年月日
      2010-09-14
  • [学会発表] Peeling Processed of Low-dimensional Graphite Family2010

    • 著者名/発表者名
      M.Ishikawa, N.Sasaki, Kouji Miura
    • 学会等名
      International Conference on Science of Friction 2010
    • 発表場所
      合歓の郷
    • 年月日
      2010-09-14
  • [学会発表] MEMSデバイスによるシリコンナノワイヤのTEM内熱伝導測定2010

    • 著者名/発表者名
      L.Jalabert、S.Volz、L.Bouscayrol、佐藤隆昭、石田忠、藤田博之
    • 学会等名
      電気学会センサマイクロマシン部門総合研究会
    • 発表場所
      東京大学生産技術研究所
    • 年月日
      2010-06-17
  • [学会発表] Simulation of atomic-scale wear of graphite-nanotip induced graphene formation2010

    • 著者名/発表者名
      N.Sasaki
    • 学会等名
      CIMTEC 2010
    • 発表場所
      Montecatini, Italy
    • 年月日
      2010-06-10
  • [学会発表] MEMS銀探針のナノせん断破壊に伴う界面変形の実時間TEM観察2010

    • 著者名/発表者名
      佐藤隆昭、石田忠、ローランジャヤベール、藤田博之
    • 学会等名
      トライボロジー会議2010春
    • 発表場所
      国立オリンピック記念青少年総合センター
    • 年月日
      2010-05-19
  • [学会発表] 分子動力学法によるシリコンナノ突起間摩擦の数値シミュレーション2010

    • 著者名/発表者名
      石川貴大、板村賢明、佐藤隆昭、石田忠、藤田博之、佐々木成朗
    • 学会等名
      トライボロジー会議2010春
    • 発表場所
      国立オリンピック記念青少年総合センター
    • 年月日
      2010-05-19
  • [学会発表] シリコンMEMS探新を用いたTEM内ナノスケール擦りつけ実験2010

    • 著者名/発表者名
      石田忠、藤田博之
    • 学会等名
      トライボロジー会議2010春
    • 発表場所
      国立オリンピック記念青少年総合センター
    • 年月日
      2010-05-19
  • [学会発表] DLC摩擦界面におけるナノベアリングの形成と転がり挙動のTEMその場観察2010

    • 著者名/発表者名
      鍋屋信介、石田忠、米谷玲皇、藤田博之
    • 学会等名
      トライボロジー会議2010春
    • 発表場所
      国立オリンピック記念青少年総合センター
    • 年月日
      2010-05-19
  • [図書] Graphene, Theory, Research and Applications2011

    • 著者名/発表者名
      N.Sasaki, H.Okamoto, K.Miura, N.Itamura
    • 総ページ数
      19
    • 出版者
      Intech, Croatia
  • [図書] 現代界面コロイド科学の事典2010

    • 著者名/発表者名
      佐々木成朗, 三浦浩治
    • 総ページ数
      2
    • 出版者
      (株)丸善
  • [備考]

    • URL

      http://www.ftokusui.iis.u-tokyo.ac.jp/

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公開日: 2013-06-26  

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