2017 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of dynamic friction mechanism by simultaneous measurement of the energy dissipation and topography images
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26390064
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
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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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ナノトライボロジー / 動摩擦 / エネルギー散逸 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，申請者が開発した原子間力顕微鏡(AFM)の探針と水晶マイクロバランス(QCM)を組み合わせた新しいナノスケールの分解能を持ちナノすべりの摩擦を測定する実験装置(AFM-QCM)を利用して，ナノすべりのエネルギー散逸と表面構造の同時測定によって摩擦機構の解明を目指すものである。特に表面分子の配置・構造や運動性とナノすべり摩擦との関係に焦点をあてる。
研究を開始するにあたりはじめに，nNの微小荷重のもとでエネルギー散逸と表面構造の測定を可能とするために自己検知型AFM探針から光てこAFM探針への実験装置の改良を行った。引き続き，２つのテーマについて研究を進めた。
第１のテーマは，グラファイト基板の表面ステップ構造でのエネルギー散逸像の観察である。測定の結果，探針がステップ構造の近傍において平坦面と比較して接触の有効はね定数とエネルギー散逸が変化することを見出した。これらは大きなすべり距離依存性を持つことが明らかになった。これは探針原子のステップ構造との相互作用で定性的に説明できる。
第２のテーマは，分子運動性とナノすべりのエネルギー散逸の関係の焦点を当て，Au基板とC60膜の温度依存性の測定を行った。測定の結果，低温ではナノすべり距離が小さい領域ではエネルギー散逸が減少することが明らかになった。
以上，本研究によって(1)表面構造のナノすべりのエネルギー散逸に影響を与えること，(2)分子の運動性がナノすべりのエネルギー散逸に影響を与えること，が明らかになった。
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