摩擦可変フラーレン分子ベアリングシステムの設計

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23360023
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 成蹊大学
• 研究代表者: 佐々木 成朗 成蹊大学, 理工学部, 教授 (40360862)
• 連携研究者: 三浦 浩治 愛知教育大学, 教育学部, 教授 (50190583) ; 鈴木 勝 愛知教育大学, 教育学部, 教授 (20196869) ; 板村 賢明 成蹊大学, 理工学部, 助教 (90433854)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: ナノトライボロジー / 表面・界面物性 / 摩擦 / フラーレン / グラフェン / 分子シミュレーション / 摩擦力顕微鏡 / 走査プローブ顕微鏡

研究概要

C60/グラフェン界面、グラフェン/グラフェン界面の超潤滑特性を分子力学シミュレーションにより調べた。まず(グラフェン)n/C60/(グラフェン)n界面の超潤滑において、多層(n>1)と単層(n=1)の違いを見出した。単層の超潤滑特性はC60-グラフェン間の積層関係のみによって決まるが、多層の時はグラフェン-グラフェン間の積層関係も寄与して、より低いエネルギーパスが開くためである。またグラフェンシートの剥離・接着において、面接触領域でのスティック・スリップ運動に由来する準周期的な水平力曲線波形が得られ、周期がグラファイトの格子定数にほぼ等しくなることを理論と実験の両方で見出した。

研究成果

• [雑誌論文] 先端追跡:ナノサイズ液体のレオロジーに対する表面弾性効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐々木成朗
  • 雑誌名: 表面科学 巻: 35巻2号 ページ: 119-119
• [雑誌論文] C_<60> / グラフェン界面構造の合成と超潤滑特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐々木成朗, 三浦浩治
  • 雑誌名: 日本機械学会誌 巻: vol.116 ページ: 865-865
• [雑誌論文] ナノカーボンの原子スケールの剥離と接着 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三浦浩治, 佐々木成朗
  • 雑誌名: 日本物理学会誌 巻: vol.68 ページ: 309-313
• [雑誌論文] グラフェンの接着・剥離 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三浦浩治, 石川誠, 市川真也, 佐々木成朗
  • 雑誌名: 表面科学 巻: vol.34 ページ: 85-88
• [雑誌論文] C_<60> 分子ベアリングの原子スケール超潤滑～実験と理論 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐々木成朗, 三浦浩治
  • 雑誌名: トライボロジスト 巻: vol.58 ページ: 77-84
• [雑誌論文] 編集後記 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐々木成朗
  • 雑誌名: 表面科学 巻: 34巻2号
• [雑誌論文] 巻頭言 さまざまな系における接着・剥離の最前線 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐々木成朗
  • 雑誌名: 表面科学 巻: 34巻2号 ページ: 61
• [雑誌論文] Superlubricity of Graphene/C_<60>/Graphene Interface - Simulation and Experiment (2012)
  • 著者名/発表者名: N.Sasaki, N.Itamura, H.Asawa, D.Tsuda, and K.Miura
  • 雑誌名: Tribology Online 巻: 7 ページ: 96-106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic-Scale Peeling of Graphene (2012)
  • 著者名/発表者名: M.Ishikawa, M.Ichikawa, H.Okamoto, N.Itamura, N.Sasaki, and K.Miura
  • 雑誌名: Appl. Phys. Exp. 巻: 5 ページ: 0651021-0651023
  • 査読あり
• [雑誌論文] カーボンの表面・界面におけるナノトライボロジー (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐々木成朗, 三浦浩治
  • 雑誌名: 炭素TANSO 巻: vol.253 ページ: 122-135
• [雑誌論文] グラフェン/C_<60>/グラフェン界面の特異な超潤滑特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐々木成朗, 浅輪紘子,板村賢明
  • 雑誌名: 成蹊大学理工学研究報告 巻: vol.49, No.2 ページ: 91-93
• [雑誌論文] 先端追跡:半導体再構成表面の高精度摩擦力顕微鏡測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐々木成朗
  • 雑誌名: 表面科学 巻: 33巻5号 ページ: 310-310
• [雑誌論文] Model Simulation of Adhesion and Friction of Nano-Scale Brush (2011)
  • 著者名/発表者名: N.Sasaki, H.Okamoto, and N.Itamura
  • 雑誌名: e-J. Surf. Sci. Nanotech. 巻: 9 ページ: 409-415
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exceptional plasticity of silicon nanobridges (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Ishida, F.Cleri, K.Kakushima, M.Mita, T.Sato, M.Miyata, N.Itamura, J.Endo, H.Toshiyoshi, N.Sasaki, D.Collard, and H.Fujita
  • 雑誌名: Nanotechnology (Selected for nanotechweb.org.) 巻: 22 ページ: 3557041-3557046
  • 査読あり
• [学会発表] ナノカーボン・ナノシリコンの摩擦・剥離・せん断シミュレーション (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐々木成朗
  • 学会等名: 第9回表面技術会議, ASTEC2015
  • 発表場所: 東京ビッグサイト東4 ホール
  • 年月日: 2014-01-30
  • 招待講演
• [学会発表] ナノテクロジーの世界 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐々木成朗
  • 学会等名: 平成25年度武蔵野市寄付講座「身近な最先端科学」
  • 発表場所: 成蹊大学
  • 年月日: 2013-09-23
  • 招待講演
• [学会発表] C_<60> 分子ベアリングのナノスケール超潤滑 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐々木成朗, 三浦浩治
  • 学会等名: 第153回 継電器・コンタクトテクノロジ研究会
  • 発表場所: 機械振興会館
  • 年月日: 2013-07-19
  • 招待講演
• [学会発表] 分子のボールを転がして究極の省エネルギー技術へ ～ 摩擦がつなぐナノテク・バイオ・環境の世界 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐々木成朗
  • 学会等名: 平成23・24年度 武蔵野市教育委員会 教育課題研究開発校研究発表会
  • 発表場所: 武蔵野市立第一小学校
  • 年月日: 2013-02-08
  • 招待講演
• [学会発表] ナノ構造体の接着・剥離のトライボロジー (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐々木成朗, 三浦浩治, 藤田博之
  • 学会等名: 第32回表面科学学術講演会 「摩擦の科学」研究部会シンポジウム
  • 発表場所: 東北大学多元物質研究所
  • 年月日: 2012-11-20
  • 招待講演
• [学会発表] ナノスケール接着・剥離における摩擦の科学 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐々木成朗
  • 学会等名: 1京大・基研研究会「摩擦、レオロジー、地震の新展開-異なる階層と舞台をつなぐ-」
  • 発表場所: 京都大学基礎物理学研究所パナソニックホール
  • 年月日: 2012-11-07
  • 招待講演
• [学会発表] 分子のボールを転がして究極の省エネ!? ～摩擦がつなぐナノテク・バイオ・環境の世界 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐々木成朗
  • 学会等名: (社)日本表面科学会中部支部 市民講座 「やさしい表面科学 低炭素社会とまさつ」
  • 発表場所: 名城大学 名駅サテライト
  • 年月日: 2012-07-28
  • 招待講演
• [学会発表] 炭素・シリコン界面の超潤滑・接着～グリーントライボロジーに向けて (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐々木成朗, 三浦浩治, 藤田博之
  • 学会等名: 日本学術振興会 ナノプローブテクノロジー第167委員会 第67回研究会
  • 発表場所: 物質材料研究機構
  • 年月日: 2012-07-17
  • 招待講演
• [学会発表] Panel discussion of CM3 : Carbon-based Nanomaterials for Energy (2012)
  • 著者名/発表者名: N.Sasaki
  • 学会等名: International Conference of Young Researchers on Advanced Materials, IUMRS-ICYRAM 2012
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2012-07-04
  • 招待講演
• [学会発表] Superlubricity at Nano-Scale Interfaces Formed by Graphene, Fullerene and Carbon Nanotube (2012)
  • 著者名/発表者名: N.Sasaki
  • 学会等名: International Conference of Young Researchers on Advanced Materials, IUMRS-ICYRAM 2012
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2012-07-04
  • 招待講演
• [学会発表] カーボンネットワーク界面の超潤滑・剥離のメカニズム (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐々木成朗
  • 学会等名: 第31回表面科学学術講演会 「摩擦の科学」研究部会シンポジウム
  • 発表場所: タワーホール船堀
  • 年月日: 2011-12-15
  • 招待講演
• [学会発表] Superlubricity of Fullerene Molecular Bearings and Peeling of Graphene (2011)
  • 著者名/発表者名: N.Sasaki
  • 学会等名: BIT's 1st Annual World Congress of Nano-S&T
  • 発表場所: World EXPO Center, Dalian, China
  • 年月日: 2011-10-24
  • 招待講演
• [学会発表] 分子のボールを転がして究極の省エネ!?～摩擦がつなぐナノテク・バイオ・環境の世界 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐々木成朗
  • 学会等名: サイエンスカフェ星と風のサロン
  • 発表場所: 星と風のカフェ, 三鷹
  • 年月日: 2011-09-29
  • 招待講演
• [学会発表] 表面の特性基礎 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐々木成朗
  • 学会等名: (社)日本表面科学会, 第51回表面科学基礎講座「表面・界面分析の基礎と応用」
  • 発表場所: 東京理科大学
  • 年月日: 2011-06-28
  • 招待講演
• [図書] Superlubricity of Carbon Hybrid Interfaces, "Surfactants in Tribology volume 3" (2013)
  • 著者名/発表者名: N.Sasaki and K.Miura(Edited by G. Biresaw and K. L. Mittal)
  • 総ページ数: 3-31
  • 出版者: Taylor & Francis Group, LLC
• [図書] 表面物性 「第1章力学特性」 現代表面科学シリーズ 日本表面科学会編 第3巻 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐々木成朗
  • 総ページ数: 1-43
  • 出版者: (株)共立出版
• [図書] Nanoadhesion and Nanopeeling Forces of Carbon Nanotube on Substrate, "Carbon Nanotubes - From Research to Applications", (Edited by Stefano Bianco) (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Miura, N.Sasaki and M.Ishikawa
  • 総ページ数: 55-66
  • 出版者: Hindawi Publishing Corp. New York, NY, United States
• [図書] Nanomechanics of Superlubricity, ENCYCLOPEDIA of Nanoscience and Nanotechnology (2nd version) (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Miura and N.Sasaki(Edited by Hari Singh Nalwa)
  • 総ページ数: 121-129
  • 出版者: American Scientific Publishers
• [図書] 表面特性の基礎 第51回 表面基礎講座 表面・界面分析の基礎と応用」テキスト (日本表面科学会編) (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐々木成朗, 長谷川修司
  • 総ページ数: 117-138
• [図書] 2.3 節「カーボンネットワークで形成された表面・界面の原子スケール摩擦・磨耗」, 「CPC研究会2010年度研究報:炭素材料の研究開発動向2011」 (CPC 研究会編) (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐々木成朗
  • 総ページ数: 53-60
• [備考] (1) ホームページ(2014.3.24 まで)
  • URL: http://www.seikei.ac.jp/ntechlab
• [備考] 1) 第20回学術奨励講演賞(表面技術協会) (2014年3月14日付) 「C_<60> 分子ベアリングのグラフェン層回転に誘起される超潤滑」 堀越大裕, 板村賢明, 三浦浩治, 佐々木成朗 (2) 受賞 6 件
• [備考] 2) 優秀賞(第4回トライボロジー秋の学校) (2013年11月9日付) 「C_<60> 分子ベアリングにおける超低摩擦の荷重依存性」 伊藤宏平, 板村賢明, 三浦浩治, 佐々木成朗 (2) 受賞 6 件
• [備考] 3) 第19回学術奨励講演賞(表面技術協会) (2013年3月19日付) 「Si 対向探針で形成された単一真実接触部のせん断破壊過程」 小熊将嗣, 石川貴大,板村賢明, 石田忠,藤田博之, 佐々木成朗 (2) 受賞 6 件
• [備考] 4) 優秀賞(第3回トライボロジー秋の学校) (2012年12月1日付) 「グラフェンの回転に誘起されるグラファイト/C_<60>/グラファイト界面のC_<60> 分子の力学」 堀越大裕, 板村賢明, 三浦浩治, 佐々木成朗 (2) 受賞 6 件
• [備考] 5) 優秀賞(第2回トライボロジー秋の学校)(2011年11月5日付)「単層グラフェンシートの引き剥がし―吸着過程における原子スケール動力学と摩擦」増田親厳, 岡本英哲, 板村賢明, 三浦浩治, 佐々木成朗 (2) 受賞6件
• [備考] 6) 優秀賞(第2回トライボロジー秋の学校) (2011年11月5日付) 「多層グラフェンの水平弾性の数値シミュレーション」 和知嶺介, 板村賢明, 三浦浩治, 佐々木成朗 (2) 受賞 6 件