マイクロメカニクスにおける水分子の吸着と表面相互作用

微观力学中的水分子吸附和表面相互作用

• 批准号: 05750146
• 负责人: 田川 雅人
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05750146/
• 关键词: マイクロマシン; H_2O; トライボロジー; 吸着; LIGA; Ni

Niを材料とするLIGAプロセスは高いアスペクト比を持つ微小機械要素を作製できることから、大気中のみならず人体内などの極限環境下でも使用されるマイクロメカニクス作製技術として注目されている。マイクロメカニクス表面にはほとんどすべての動作環境においてH_2O分子が吸着すると考えられるが、これがマイクロメカニクスの運動性にどのような影響を与えるかは、マイクロメカニクスを実用化する上で極めて重要であるにもかかわらず現在まで全く知見が得られていない。本研究では高湿度環境下でのマイコロメカニクスの動作特性を解析するために、QCM法を用いた吸着等温線測定およびレーザーエリプソメトリーで水分子の吸着量をモニターし、Ni深針との相互作用力を測定することにより、H_20分子が存在する系でのマイクロメカニクス表面で生じる現象を解明することを目的とした。本年度の研究実施計画に基づき、まず試料表面の光学定数やH_2O膜厚を同時測定するためのレーザーエリプソメーターを作製し、現有の実験装置に取り付けるための改造を行なった。直線偏光He-Neレーザー発振管ならびに電源(129,780)を備品として、またコンピューターの計算能力を向上させるためのCyrix486倍速CPUボード、エリプソメーターの構成要素である検光子およびその駆動系、光学部品、検出素子、真空用窓、I/Oボード等(729,440)を消耗品として購入した。光学研磨を行なったAu電極の水晶振電動子にH_2O分子を吸着させ、その吸着量をQCM法、ならびにエリプソメーターでモニターしながらTipの凝着特性を調べた。その結果、Tip-試料表面間の凝着にはヘルツの接触面積と吸着水分子層のメカニカスによる効果の両方を考慮する必要があり、吸着水分子層が1〜数分子層の領域で最も機械的運動特性が影響を受けるという結果が得られた。またエリプソメーターで測定した光学定数△はQCM法によって求められた水分子吸着量に対応した変化を示し、水分子吸着層厚を測定する上でのエリプソメトリの有効性が示された。エ プソメトリはQCM法が適用できない温度領域やバルク試料にも適応可能であることから、QCM法と併用することによって幅広い試料表面での水分子吸着を解析することが可能であると思われ、特に理想表面に近い原子オーダーで平坦な表面の解析や凝着モデルの構築に力を発揮するものと期待できる。

使用Ni作为材料的LIGA工艺吸引了人们作为微力机械制造技术的关注，不仅可以在大气中，而且可以在人体等极端环境中使用，因为它能够产生微力学。据信，几乎所有工作环境中的H_2O分子吸附到微力学表面，但是这种对微力学运动的影响对于微力学的实际应用非常重要，但是迄今为止尚无知识。在这项研究中，为了在高湿度环境中分析霉菌力学的工作特性，我们旨在通过使用QCM方法来测量使用QCM方法并使用laseles的粘附量来测量ISOTHER，并通过测量laseles和lase eysemement and lasery impory and impory andimement，阐明了H_20分子存在的系统中存在H_20分子存在的系统中发生的现象。根据今年的研究实施计划，首先制造了激光椭圆机，以同时测量样品表面的光学常数和H_2O膜厚度，并经过修改以将其连接到当前的实验设备上。 Linearly polarized He-Ne laser oscillator tubes and power sources (129,780) were purchased as supplies, and Cyrix 486x CPU boards, components of ellipsometers, and their analyzers, drive systems, optical components, detection elements, vacuum windows, I/O boards, etc. (729,440) for improving computer calculation capabilities were purchased as consumables. H_2O分子被吸附在经过光学抛光的AU电极的晶体振动器上，并在使用QCM方法和椭圆机监测吸附量的同时检查了尖端的吸附特性。结果，在接触吸附的水分子层时，必须考虑赫兹的接触面积和吸附水分子层的机械层的影响，并且在一层到几层的区域中，吸附的水分子层的机械性能受到最大的影响。此外，用椭圆计测量的光学常数表明，通过QCM方法确定的水分子吸附量的对应发生了变化，表明椭圆机在测量水分子吸附层的厚度方面的有效性。由于阶段能够适用于无法应用QCM方法的温度范围和大量样品，因此人们认为，它可以与QCM方法结合使用，以分析水分子在各种样品表面上的吸附，并且预计它在分析平面表面和构建粘合式模型方面尤其有效地有效。

项目成果

大前伸夫ら: "マイクロマシンのトライボロジー" 機械の研究. Vol.46. 104-107 (1994)

Nobuo Ohmae 等人：“微型机器摩擦学”机器研究第 46 卷（1994 年）。

M.Tagawa et al.: "Influence of oxygen adsorption on field-stimulated exoelectron emission from high-purity aluminum" Applied Surface Science. Vol.72. 259-265 (1994)

M.Takawa 等人：“氧吸附对高纯铝场激外电子发射的影响”应用表面科学。