原子間力顕微鏡によるER効果発現機構の推定

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ER効果は、溶媒に微量に存在する水が鍵を握っているといわれ、粒子表面への局在化に伴う見かけ誘電率の上昇や粒子間架橋による付着力の増大が提案されている。特に水の局在化による見かけ誘電率の上昇は重要と考えられており、本年度は、電場印可下における相互作用力の測定を可能にするセルを開発し、電場印可下での種々の溶媒中における粒子付探針-電極間の相互作用力を測定した。その結果、以下のことが明らかとなった。電場印可下におけるシリカ粒子付探針-金電極間の相互作用力は、シクロヘキサン中では、距離、電界強度とも静電場理論により予想される値と一致した。また水分存在下では引力の増大が認められ、溶媒単独よりも粒子存在下の方が違いが大きかったことから、粒子の見かけの誘電率が高くなっていることが示唆された。しかし既存の報告で指摘されているような大きな違いは見られなかった。また金電極-粒子間の付着力も変化が認められなかった。一方、極性基を持つジオキサン、シリコンオイル、エーテル等の溶媒中では、モレキュラシーブで十分乾燥を行ったにもかかわらず、理論とかけ離れた原因不明の大きな引力が生じた。また水分を混在させると、さらに強い引力が働いたが、その場合、粒子が存在する方が引力が弱いという逆転現象が起きた。これらの原因は未だ不明であるが、溶媒の見かけ誘電率が粒子よりも高い結果になったことから、ER効果が溶媒だけでも現れる可能性があること、また溶媒自身のER効果への影響を十分考慮する必要があることを示している。