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マイクロマシン技術を用いた摩擦力顕微鏡用プローブ

  • 工学部/工学研究科
  • マイクロ・ナノ機械理工学専攻

教授 福澤 健二[ふくざわ けんじ]

http://ayame.fukuzawa.nuem.nagoya-u.ac.jp/index.html

シーズの概要

走査型プローブ顕微鏡の一種である摩擦力顕微鏡において、摩擦力と荷重を精密計測可能な新規な構造のマイクロプローブを開発した。マイクロマシン技術を駆使して、二つの力に対してプローブの一部が独立に応答する構造を実現した。これにより、従来の摩擦力顕微鏡の課題であった摩擦力と荷重の定量測定を容易にした。

この研究の新規性・独創性

従来のプローブとは全く異なる新規な構造をマイクロマシン技術を用いて実現した。従来プローブでは原理的に困難であった摩擦力と荷重の精密な切り分けを可能とした。摩擦力の較正も容易にできる。また、従来に比べ、十倍以上の力検出感度の向上を実現した。さらに、摩擦力検出のための微小構造をプローブに作り込むことにより、市販の原子間力顕微鏡装置に搭載可能とした。

産学連携を目指した応用研究

マイクロ・ナノスケールのトライボロジー特性計測。摩擦特性を用いた複合材などにおける部材の分布評価。摩擦分布を用いた機能性表面の性状評価。精密加工面の評価。

一言アピール

境界潤滑などナノ領域の相対運動を安定に、かつ高精度に実現する技術の開発を目指して、機能性トライボ表面の創成、ナノ厚さ液膜の力学特性の計測(ピコ変位・ナノ力計測)、分子動力学シミュレーションよるナノ厚さ潤滑膜の挙動解析などの研究を進めている。

キーワード

"表面計測""マイクロマシン""バイオ計測""プローブ計測"

保有技術

  • ナノトライボロジーのための微小力学現象計測技術
  • ナノ厚さ潤滑膜の分布計測および制御技術
  • MEMS技術を用いた新規なセンシングデバイス設計・作製技術
  • マイクロナノメカトロニクス機器、DNAなどバイオ機器ための分子シミュレーション技術

主な機器

  • クリーンルーム(クラス1万)
  • 走査型プローブ顕微鏡
  • 光学的表面性状分析装置(OSA)
  • 走査型エリプソメータ

主な特許

  • 日本特許番号4546535 測定プローブ、試料表面測定装置、及び試料表面測定方法
  • USPatent:7,557,933,B2
  • ドイツ:60 2007 023 326.7
  • 英国:1 985 991

主な論文

  • Dual-Axis Micro-Mechanical Probe for Independent Detection of Lateral and Vertical Forces, K. Fukuzawa, S. TeradaM. Shikida, H. Amakawa H. Zhang, Y. Mitsuya, Applied Physics Letters, Vol. 89, pp. 173120-1- 3 (2006)
  • Mechanical Design and Force Calibration of Dual-Axis Micro-Mechanical Probe for Friction Force Microscopy, K. Fukuzawa, S. Terada, M. Shikida, H. Amakawa, H. Zhang, Y. Mitsuya, Journal of Applied Physics, Vol. 10, pp. 034308-1-6 (2007)
  • Lateral-Deflection-Controlled Friction Force Microscopy, Kenji Fukuzawa, Satoshi Hamaoka, Mitsuhiro Shikida, Shintaro Itoh, Hedong Zhang, Journal of Applied Physics, Vol. 116, p. 084311(6pages) (2014)