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ナノ力学理論の開発と力学的制御による表面機能発現

研究報告コード R070000308
整理番号 R070000308
掲載日 2008年4月11日
研究者
  • 佐々木 成朗
研究者所属機関
報告名称 ナノ力学理論の開発と力学的制御による表面機能発現
報告概要 ナノテクノロジーにおいて重要なのは、表面・界面に作られたナノ構造体が機能を持つ、つまりデヴァイスとして働く事である。ここでナノ構造体とは、固体表面上に組織化される薄膜や原子・分子鎖を指すが、これらは外場により容易に変形して物性が変化し、新たな機能を発現する。そこで本研究では外場の例として「力」を考え、表面・界面ナノ構造の力学的挙動を第一原理的電子状態計算、古典的分子動力学計算を併用して明らかにし、ナノサイエンスの基礎としての「ナノ力学」理論の構築を目指した。そのために次の問題設定を行う。「どうやって作るか?(ナノ加工)」と、「作ったものをどうやって動かすか?(ナノマシン)」である。具体的には図1のように(1)ナノマシン(作ったものを機械的に稼動させる超潤滑系の提案)、(2)ナノ加工(原子・分子の組み立て方法の提案)、及び加工ツール(道具)としての(3)ナノ構造(走査プローブ顕微鏡の探針)という三つの柱をメインに研究を進めた。本研究で提案されるナノ力学理論は従来の固体物性論を超える新しい理論的枠組みであり、21世紀のナノテクノロジーの指導原理を与える事が期待される。
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研究分野
  • 原子・分子のクラスタ
  • 顕微鏡法
関連発表論文 (1) K. Miura and N. Sasaki: "Friction of MoO3/MoS2/MoO3 System", Wear, in press
(2) N. Sasaki and K. Miura: "Key Issues of Nanotribology for Successful Nanofabrication - From Basis to C60 Molecular Bearings", Jpn. J. of Appl. Phys. 43, 4486-4491 (2004).
(3) K. Miura, N. Sasaki and S. Kamiya: "Friction of graphite", Phys. Rev. B69, 075420-075428 (2004).
(4) K. Miura, S. Kamiya and N. Sasaki: "C60 Molecular Bearings", Phys. Rev. Lett. 90 0555091-0555094 (2003). ※http://news.nanoapex.com/ のフラーレン部門で、読まれた回数が現在ベスト4.
(5) S. Furuya,Y. Gohda, N. Sasaki, and S. Watanabe: "Ab initio Calculation of the Electric Properties of Al Atomic Chains under Finite Bias Voltages", Jpn. J. Appl. Phys. 41 (2002) L989-L991.
(6) 佐々木成朗,塚田捷:「複雑現象工学~複雑系パラダイムの工学応用」市川直樹 編,プレアデス出版 2.5章「原子間力顕微鏡に現れるナノと複雑系の物理」,印刷中.
(7) 佐々木成朗:「大学と科学 極微な力で拓くナノの世界 -原子・分子のナノ力学最前線-」森田清三 編,(株)クバプロ「パネルディスカッション、理論研究の現状 他」,176-193 (2004).
(8) M. Tsukada, N. Sasaki, S. Watanabe, M. Gauthier, and K. Tagami, "Theory of Non-contact Atomic Force Microscopy", "Non-contact Atomic Force Microscopy-NanoScience and Technology Series" (Springer-Verlag), Eds. S. Morita, R. Wiesendanger and E. Meyer, Ch. 15, 257-278 (2002).
(9) 塚田捷,佐々木成朗:「原子・分子のナノ力学」森田清三編,丸善 2.9 章「非接触原子間力顕微鏡の理論的な基礎」51-65, 10章「半導体を中心としたナノ力学理論」170-188 (2003).
(10) 佐々木成朗:「ナノサイズ力学の研究」表面科学 25、780-786 (2004).
(11) 佐々木成朗:「C60分子ベアリングの開発」材料の科学と工学 第41巻 5号,20-25 (2004).
(12) 三浦浩治,佐々木成朗:連載講座「ナノトライボロジー ナノテクノロジーの新時代における基盤技術」,機械の研究 第56巻 6月号(2004)より連載中.
(13) 佐々木成朗,三浦浩治:「C60分子ベアリングの開発」日本機械学会誌 107巻,TOPICS欄,62 (2004).
(14)佐々木成朗,崖生杢盛塑,塚田捷:「非接触原子間力顕微鏡における摩擦の物理」トライボロジスト49巻,460-465 (2004).
(14) 三浦浩治,佐々木成朗:「ナノ構造体の滑り・回転・転がり運動が拓く摩擦と超潤滑」固体物理 39巻 388-398 (2004).
研究制度
  • 戦略的創造研究推進事業 さきがけタイプ(旧若手個人研究推進事業を含む)/組織化と機能
研究報告資料
  • 佐々木 成朗. ナノ力学理論の開発と力学的制御による表面機能発現. さきがけライブ2004 ナノテクノロジー分野合同研究報告会 「組織化と機能」領域 講演要旨集(研究期間:2001-2004), 2005. p.40 - 45.

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