Study on friction reduction mechanism of solvation layers on molecular adsorption films

2022年度は、「研究実施計画」の①分子吸着膜上の溶媒和構造の解明と②メゾスコピック領域における摩擦試験の内、②を中心に取り組んだ。2022年度に実施した研究では、開発したメゾスケール摩擦試験機と顕微ラマン分光分析を組み合わせたその場観察試験機の改良を行った。具体的には、現行直径7ｍｍのプリズムプローブを直径200μmまでサイズダウンすることを試みた。微小プリズムプローブの作製は、サファイア平行平板に直径200μmの半球プリズムを取り付ける方式とした。接合には、フュージョンボンディングや耐熱性無機接着剤により直接接着させる方法を試みたが、良好な結果が得られなった。耐熱性無機接着剤を用いた方法では、平板とプリズムを十分な強度で接合することができたが、接着剤層が過度に厚くなってしまい、ラマン分光分析においての十分な入射光が透過せずプリズム先端に到達しないという問題が生じた。そのため、必要最低限の量の接着剤を用いて接合させるための専用治具の設計と製作に着手した。また、計測対象であるトライボフィルムは、温度条件によって成長速度や生成過程が異なる。そのため、当該装置の摩擦機構に温度制御ユニットを組み込み、温度をパラメータとした計測を可能とする改良にも着手した。2022年度から取り組んでいるプリズムプローブの微小化は、数～数十nm程度の”微細な凹凸形状”とラマンスペクトルを同時取得することを可能とし、メゾスコピック領域現象をナノスケールで解き明かす詳細な理解に繋がると期待できる。

2022年度は、「研究実施計画」の①分子吸着膜上の溶媒和構造の解明と②メゾスコピック領域における摩擦試験の内、②を中心に取り組んだ。2022年度に実施した研究では、開発したメゾスケール摩擦試験機と顕微ラマン分光分析を組み合わせたその場観察試験機の改良を行った。具体的には、現行直径7ｍｍのプリズムプローブを直径200μmまでサイズダウンすることを試みた。微小プリズムプローブの作製は、サファイア平行平板に直径200μmの半球プリズムを取り付ける方式とした。接合には、フュージョンボンディングや耐熱性無機接着剤により直接接着させる方法を試みたが、良好な結果が得られなった。耐熱性無機接着剤を用いた方法では、平板とプリズムを十分な強度で接合することができたが、接着剤層が過度に厚くなってしまい、ラマン分光分析においての十分な入射光が透過せずプリズム先端に到達しないという問題が生じた。そのため、必要最低限の量の接着剤を用いて接合させるための専用治具の設計と製作に着手した。また、計測対象であるトライボフィルムは、温度条件によって成長速度や生成過程が異なる。そのため、当該装置の摩擦機構に温度制御ユニットを組み込み、温度をパラメータとした計測を可能とする改良にも着手した。2022年度から取り組んでいるプリズムプローブの微小化は、数～数十nm程度の”微細な凹凸形状”とラマンスペクトルを同時取得することを可能とし、メゾスコピック領域現象をナノスケールで解き明かす詳細な理解に繋がると期待できる。