表面ナノ構造と分子潤滑膜の相互作用を用いた微少機械用潤滑システムの構築

本研究は,ナノ厚さ潤滑薄膜の力学特性の定量化,そのメカニズムの解明,およびナノ厚さ潤滑膜を用いた潤滑技術の確立を目的としている.そのために申請者は,申請者がこれまで開発してきた超高感度なせん断力測定法に,新規に開発した固体表面同子の突起接触によってプローブに励起される固有振動を利用した高感度な固体接触の検出法を導入することで,高感度なせん断力検出と同時に0.1～0.2nmの精度で精確にしゅう動隙間を制御した粘弾性測定を可能とした.ナノ分子膜の粘弾性やそのせん断率依存性が,しゅう動隙間の狭小化による閉じ込め効果だけでなく,分子と基板との相互作用や固定分子の存在割合により決まる基板での分子の運動性に強く影響されることが明らかになった.また,流動分子による液架橋の形成やせん断率も粘弾性に大きく寄与することを明らかにした.これらの結果は,従来表面力測定装置:SFAなどを用いた実験で行われてきたような,比較的大きなサイズの液滴をナノメートルオーダの隙間に閉じ込めて行うしゅう動実験では得られなかった新しい知見である.本研究で確立した測定法により得られたナノ厚さ潤滑膜の粘弾性の測定結果は,今後も更なる記録密度の増加が期待される磁気ディスク装置のヘッドディスクインターフェース設計に対して有効な知見となる.さらに,将来的には,磁気ディスク装置以外のマイクロ・ナノマシンにおけるナノ厚さ潤滑膜を利用した潤滑設計に大きな指針を与えうるものと考えられる.

本研究は,ナノ厚さ潤滑薄膜の力学特性の定量化,そのメカニズムの解明,およびナノ厚さ潤滑膜を用いた潤滑技術の確立を目的としている.そのために申請者は,申請者がこれまで開発してきた超高感度なせん断力測定法に,新規に開発した固体表面同子の突起接触によってプローブに励起される固有振動を利用した高感度な固体接触の検出法を導入することで,高感度なせん断力検出と同時に0.1～0.2nmの精度で精確にしゅう動隙間を制御した粘弾性測定を可能とした.ナノ分子膜の粘弾性やそのせん断率依存性が,しゅう動隙間の狭小化による閉じ込め効果だけでなく,分子と基板との相互作用や固定分子の存在割合により決まる基板での分子の運動性に強く影響されることが明らかになった.また,流動分子による液架橋の形成やせん断率も粘弾性に大きく寄与することを明らかにした.これらの結果は,従来表面力測定装置:SFAなどを用いた実験で行われてきたような,比較的大きなサイズの液滴をナノメートルオーダの隙間に閉じ込めて行うしゅう動実験では得られなかった新しい知見である.本研究で確立した測定法により得られたナノ厚さ潤滑膜の粘弾性の測定結果は,今後も更なる記録密度の増加が期待される磁気ディスク装置のヘッドディスクインターフェース設計に対して有効な知見となる.さらに,将来的には,磁気ディスク装置以外のマイクロ・ナノマシンにおけるナノ厚さ潤滑膜を利用した潤滑設計に大きな指針を与えうるものと考えられる.