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異種固体材料間に働く結合力は、接合の本質である。近年、それを第一原理からの量子力学計算で計算しようとする試みがなされている。しかし、いかに自己無撞着な計算を行おうと、基底関数の選び方が計算結果の精度や真偽を左右するなど問題は多い。界面における材料選択や接合プロセスの選択を合理的に行うためには、材料間に働く結合力を実際に計測することが不可欠である。
原子間力顕微鏡(AFM)は、プローブと試料との間に働く、子間力を計測、制御し、表面の原子配列などを調べる装置である。この装置を利用すれば、任意の材料間に働く結合力を高い精度で計測することが可能となるはずである。
そこで本研究では、現在保有しているAFMをイオンスパッターの行える超高真空排気システムに組み込み、いくつかの固体間に働く結合力を計測する。そして最終的には、理論計算から推定される電子状態と結合力の関係を明らかにすることを目的とし、研究を行った。
本研究では、電子論的な効果よりもさらに荒いところの表面荒さ、計測系の剛性などが支配的になることがわかった。連続体力学に基づいた理論を構築し、理想的な極限で、支配機構のダイヤグラムを知ることができた。今後、固体間凝着現象をさらに理解する必要があることが示唆された。より基本的な材料物性の言葉で事移管凝着を解釈することにより、固体間結合力の理解を深めることが必要である。

【研究分担者】
高橋邦夫	東京工業大学	工学部	助手	(Kakenデータベース)
鈴村暁男	東京工業大学	工学部	助教授	(Kakenデータベース)