C60封入グラファイトの摩擦力と封入されたC60分子の分子運動

C60封装石墨的摩擦力和封装C60分子的分子运动

• 批准号: 08J10282
• 负责人: 細見 斉子
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: The University of Electro-Communications (2010)Aichi University of Education (2008-2009)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J10282/
• 关键词: 超潤滑; 摩擦力; エネルギー散逸; 原子間力顕微鏡(AFM); 水晶マイクロバランス法(QCM); グラファイト基板; 摩擦; エネルギー散逸顕微鏡; フラーレン分子; 原子間力顕微鏡

サッカーボール状のフラーレン分子であるC_<60>の単分子膜を挟んだグラファイトシートの間の動摩擦力(平均摩擦力)はほぼゼロである超潤滑となることが見出されている。本研究の目的は、この超潤滑の発現のメカニズムを明らかにすることである。昨年度より、原子間力顕微鏡(AFM)と水晶マイクロバランス(QCM)を組み合わせたエネルギー散逸顕微鏡の開発を行ってきた。この装置では、AFMのカンチレバーの探針と横ずれ振動をしている水晶振動子表面上の基板試料とを接触させ、QCMにより試料-探針間の動摩擦によるエネルギー散逸を測定する。2つの測定法の組み合わせにより、AFMによりnNレベルの垂直荷重を制御した上で、QCMによるエネルギー散逸像の測定が可能となる。さらに開発した装置はピエゾを用いることによりナノスケールの分解能も持つ。今回、この装置により、水晶振動子表面に貼り付けたグラファイト(HOPG)基板を試料としたエネルギー散逸の基板振幅及び荷重依存性の測定に初めて成功した。本測定には水晶振動子に3.26MHzのAT-CUT水晶、探針にSII製の自己検出型カンチレバーNPX1CTP003を用いた。測定の結果、グラファイト基板のエネルギー散逸は探針との接触の際に大きくなること、接触後1400nNまでの荷重の変化に対してエネルギー散逸がほぼ一定を保つことが明らかとなった。これは、摩擦力が荷重に比例しないことを意味する。また、エネルギー散逸の大きさは水晶振動子の基板振幅0.06nmから40nmまでの変化に対して、0.4nmでほぼ最大となる振幅依存性を示した。これは摩擦力が速度に依存しない定摩擦でも、速度に比例した粘性摩擦でもないことを意味している。これらの測定結果を解析することにより、本研究が超潤滑のメカニズムの解明へ寄与することが期待される。

The dynamic friction force (average friction force) of the molecular film of C_(10) is reduced to the maximum.<60>The purpose of this study is to investigate the development of superlubrication. Last year, the development of the atomic force micro-mirror (AFM) and the crystal micro-mirror (QCM) was carried out. This device is used to measure the dispersion of the substrate sample on the surface of the crystal vibrator in contact with the AFM probe and lateral vibration, and the dynamic friction between the sample and the probe in the QCM. 2. The measurement method is composed of AFM, QCM, and the vertical load is controlled. This is the first time that a device has been developed. In this paper, the device was successfully applied to the measurement of substrate amplitude and load dependence of crystal vibrator surface. This measurement is based on AT-CUT crystal oscillator 3.26MHz, SII system and its own detection type NPX1CTP003. The results of the measurement show that when the probe contacts the substrate, the load changes at 1400 nN, and when the probe contacts the substrate, the load changes at 1400 nN, and when the probe contacts the substrate, the load changes at 1400 nN. The friction force is proportional to the load. The amplitude dependence of the crystal oscillator substrate amplitude from 0.06 nm to 40 nm and the maximum amplitude from 0.4 nm is shown. Friction depends on speed, constant friction, and speed proportional viscous friction. While these measurement results can be analyzed, we look forward to the future of this study as an explanation for ultra-lubrication equipment.

项目成果

Loading force dependence in the resonance frequency and Q-value of the AT-cut quartz resonator by a small contact

小接触的 AT 切割石英谐振器的谐振频率和 Q 值的负载力依赖性

• 发表时间: 2010
• 作者: K. Ideura;H. Kobayashi;N. Hosomi;J. Taniguchi;M. Suzuki;D.Inoue
• 通讯作者: D.Inoue

Dynamical sticking of a solid 4He with superfluid overlayer

具有超流体覆盖层的固体 4He 的动态粘附

• 发表时间: 2009
• 期刊: Physical Review B79
• 作者: N. Hosomi;J. Taniguchi;M. Suzuki;T. Minoguchi
• 通讯作者: T. Minoguchi

アブレシブ摩耗によるグラフェンの形成

磨料磨损形成石墨烯

• 发表时间: 2008
• 作者: K. Ideura;H. Kobayashi;N. Hosomi;J. Taniguchi;M. Suzuki;D.Inoue;D.Inoue;T.Nakahara;K.Ideura;細見斉子;細見斉子;細見斉子;細見斉子;細見斉子
• 通讯作者: 細見斉子

Development of a combined atomic force microscope with an AT cut quartz resonator

开发带有 AT 切割石英谐振器的组合原子力显微镜

• 发表时间: 2010
• 期刊: Journal of Physics : Conference Series
• 作者: T. Sanuki;S. Komamiya;S. Kawasaki;S. Sonoda;園田真也;日比美和子;日比美和子;日比美和子;日比美和子;日比美和子;日比美和子;日比美和子;日比美和子;日比美和子;日比美和子;日比美和子;吉野作造講義録研究会;吉野作造講義録研究会;吉野作造講義録研究会;五百旗頭薫・作内由子・伏見岳人;吉野作造講義録研究会;吉野作造講義録研究会;伏見岳人;D.Inoue
• 通讯作者: D.Inoue

フラーレン封入グラファイトのナノ摩擦

富勒烯填充石墨的纳米摩擦

• 发表时间: 2008
• 作者: K. Ideura;H. Kobayashi;N. Hosomi;J. Taniguchi;M. Suzuki;D.Inoue;D.Inoue;T.Nakahara;K.Ideura;細見斉子;細見斉子;細見斉子;細見斉子
• 通讯作者: 細見斉子