液体超薄膜における構造力を利用した新しい超高精度非接触保持機構の提案と特性評価

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液体超薄膜における液体構造力を利用した全く新しい超高精度非接触保持機構(非接触ナノ精度位置決め機構)について、(1)液体構造力の基本特性、および(2)微小機械要素のナノ精度位置決めに関する基礎研究を理論的・実験的に行うことを目的とする。液体構造力の基本特性研究については、液体の種類や固体表面形状による発生力の変化を理論的に明らかにすると共に、液体超薄膜の実験的特性評価手法を確立し、構造力の系統的解明を試みる。また、構造力を利用した微小機械要素のナノ精度位置決めシミュレーションを行い、その実現可能性を検討する。平成19年度の研究実績は、以下の通りである。液体構造力の数値データを用いて、粘性液体中で球体が平面に衝突するときの挙動を数値シミュレーションにより求めた。液体のスクイズ圧力は、レイノルズ方程式を解くことにより求めた。その結果、2面間距離に対して振動的な液体構造力の影響により、球体の位置・速度が振動的に変化するとともに、一定の2面間距離で球体が保持されることを明らかにした。この2面間距離は球体の初速度によって決まり、固体表面近傍で構造化した液体分子層をはさんで安定化する。これらの結果は、固体表面近傍における液体の特異な性質である構造力とスクイズ圧力を考慮して初めて得られるものであり、本研究の目的である新しい超高精度非接触保持機構の可能性を示すことができた。