ナノトライボロジーのための高速・高信頼性シミュレーションソフトウエアの開発

ナノトライボロジーのための高速・高信頼性シミュ

レーションソフトウエアの開発

著者

宮本 明

ナノトライボロジーのための

高速･高信頼性シミュレーションソフトウェアの開発

(13355007)

平成13年度∼平成15年度

文部科学省科学研究費補助金(基盤研究(A))

研究成果報告書

平成17年3月

研究代表者 宮本 明

(東北大学未来科学技術共同研究センター教授)

<はしがき>

この報告書は､平成13年∼平成15年度文部科学省科学研究費補助金基盤研

究(A)(2) (研究課題番号:133/55007)により､高精度なナノトライボロジー現象の

解析やトライボ化学反応の解明が可能な分子シミュレーション手法の開発及び

その応用に関する研究成果をまとめたものである｡

‥研究代表者

研究分担者

研究分担者

研究分担者

研究分担者

研究分担者

研究分担者

研究分担者

<研究組織>

宮本 明(東北大学･未来科学技術共同研究センター･教授)

加藤孝久(産業技術総合研究所･機械システム研究部門･総

括研究員)

大前伸夫(神戸大学

加藤康司(東北大学

森 誠之(岩手大学

久保百司(東北大学

高見誠一(東北大学

遠藤 明(東北大学

交付決定額(配分額)

工学部･教授)

大学院工学研究科･教授)

工学部･教授)

大学院工学研究科･助教授)

多元物質科学研究所･助手)

(平成13年度∼平成14年度)

流体科学研究所･講師)

(平成15年度)

(金額単位:千円)

直接経費 亊I

ｨﾆ

N

合計

平成13年度 Rﾃ3 4,590 津ン 平成14年度 免ﾂﾃ 3,570 RﾃCs 平成15年度 途ﾃC 2,220 湯ﾃc# 総計 Bﾃc 10,380 鼎Bﾃ塔 ート

研究発表

(1)学会誌等

I.田村宏之､宮本 明､シミュレーション技術-の導入､トライポロジスト､

46 (2001) 309.

2･ P･ Cons, N･ Kashihara, J･ Imai and S･ Mori, Effects of sliding speed on tribological behaviors and tribochemical reactions of alumina in HFC-134a gas, Wear, 247

(2001) 202.

3. P. Cong, J. Imai and S. Mori, Effect of gas pressure on tribologlCal properties and tribochemical reactions of alumina sliding against zirconia in HFC-1 34a, Wear, 249

(2001) 143.

4. H. Kinoshita, M. Tagawa, K. Yokota and N. Ohmae, Nonlinear phenomenon in the

mass loss of polyimidefilms under hyperthermal atomic oxygen beam exposures,

High Performance Polymers, 1 3 (2001) 225･

5･ M･ Tagawa, J･ Ikeda, H･ Kinoshita, M･ Umeno and N･ Ohmae, Effect of atomic

oxygen exposures on the tribological properties of molybdenum disulfide

lubricants, Space Technology Proceedings Volume 4, J･ l･ Kleiman and R･ C･

Tennyson Eds., Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 2001 , 73･

6. T. Shiota, M. Umeno, K. Dohkuni, M. Tagawa and N. Ohmae, Direct observation

of the field-stimulated exoemission sites at tungsten surfaces uslng field ion

microscopy, Joumal ofApplied Physics, 89 (2001) 5 1 77.

7.大前伸夫､ C60薄膜の構造とトライボロジー特性､ニューダイヤモンド､ 17

■

(2001)2.

8･ M･ Tagawa, K･ Yokota, N･ Ohmae, H･ Kinoshita and M･ Umeno, Oxidation

properties of hydrogen-terminated Si(001) surfaces following use of a

hyperthermal broad atomic oxygen beam at low temperatures, Japanese Journal of Applied Physics, 40 (2001) 6152.

9. T. Yokosuka, H. Kurokawa, S. Takami, M. Kubo, A. Miyamoto and A. Imamura,

Development of new tight-binding molecular dynamics program to simulate chemica1-mechanical polishing processes, J叩aneSe Joumal of Applied Physics, 4 1

(2002) 241 0.

10･ P･ Cong, K Kobayashi, T･ Li and S･ Mori, The role of products of tribochemical

reactions on the伽ction and wear properties of alumina/silicon carbide couple

sliding in HFC-1 34a gas, Wear, 252 (2002) 467･

1 1･ P･ Cong, H･ Nanao, J･ Imai and S･ Mori, TribologlCal behavior and tribochemical

reactions of alumina in HFC-1 34a environment, Tribology lntemationa1, 35 (2002)

12. P. Cong, T. Li and S. Mori, Friction-Wear behaviorand tribochemical reactions of different ceramics in HFC-1 34a gas, Wear, 252 (2002) 662.

13. X. Wu, P. Cong, H. Nanao, K. Kobayashiand S. Mori, Chemisorption and

tribochemical reaction mechanisms of HFC-134a on nascent ceramic surfaces,

hngmuir, 18 (2002) 10122.

14. X. Wu, P. Cong and S. Mori, Adsorptionand reactions of HFC-134a gas on the

nascent surface ofalumina, Applied Surface Science, 201 (2002) 1 15.

15.沼田俊充､七尾英孝､森誠之､ TOP-SIMSによる磁気ディスク摩擦面の解析(第1 報)一潤滑油の分解とスライダの化学摩耗の関係-､トライポロジスト､ 47 (2002) 400. ltd.沼田俊充､七尾英孝､森誠之､ TOF-SIMSによる磁気ディスク摩擦面の解析(第2 報) -潤滑油の分解に対するスライダ材質の影響- ､トライポロジスト､ 47 (2002) 406.

17. K. Yokota, M. Tagawaand N. Ohmae, Implngement angle dependence of erosion

rate of polyimide in atomic oxygen exposures, Joumal of Spacecraftand Rockets, 39 (2002) 155.

18. M. Tagawa, K. Yokota, N. Ohmaeand H. Kinoshita, Effect of ambient air exposure onthe atomic oxygen-exposed kaptonfilms, Joumal of Spacecraftand

Rockets, 39 (2002) 447.

19. T. Shiota, M. Morita, M. Umeno, N. Shima, M. Tagawaand N. Ohmae,

Computational study of the effect of surface defTects and steps onfield-stimulated

r..

exoelectron emission kom aluminum, Physical Review B, 65 (2002) 165430. 20. J. Choi, M. Kawaguchi and T. Kato, SelfAssembled Monolayer fわrmation on the

magnetic hard disk surface and friction measurement, Joumal of Applied Physics,

91 (2002) 7574.

21. M. S. Mayeedand T. Kato, Experimental study of the replenishment of ultrathin

liquid pernuoropolyetherfilms on carbon surfaces, Joumal of Applied Physics, 91

(2002) 7580.

22. D. Kamei, H. Zhou, K. Suzuki, K. Konno, S. Takami, M. Kuboand A. Miyamoto,

Computational chemistry study on the dynamics of lubricant molecules under shear

conditions, Tribology Intemational, 36 (2003) 297.

23. K. Konno, D. Kamei, T. Yokosuka, S. Takami, M. Kuboand A. Miyamoto,

Development of computatiOnal chemistry approach to predict the viscosityof

lubricants, Tribology Intemational, 36 (2003) 45 5.

24. T. Yokosuka, K. Sasata, H. Kurokawa, S. Takami, M. Kubo, A. Imamura and A. Miyamoto, Quantum chemical molecular dynamics studies on the chemical

13-mechanical polishing process of Cu suぬce, J叩aneSe Joumal of Applied Physics,

42 (2003) 1897.

25･ H･ Zhou, P･ Selvam, K･ Hirao, A･ Suzuki, D･ Kamei, S. Takami, M. Kubo, A.

Imamura and A･ Miyamoto, Development and 叩plication of a novel quantum-chemical moleculaトdynamics method f♭r degradation dynamics of

organic lubricants under high temperatures and pressures, TribologyLetters, 1 5

(2003) 155.

26･ K･ Yokota, M･ Tagawa and N･ Ohmae, Temperature dependence in erosion rates of

polyimide under hyperthermal atomic oxygen exposures, Joumal of SpacecraR and Rockets, Ⅵ)1.40, Nol (2003) 143.

27･大前伸夫､高配向カーボンナノチューブの高速成長､金属､ 74(2004) 1194.

28･ S･ K･ Sinha, M･ Kawaguchi, T･ Kato and F･ E･ Kennedy, Wear durability studies of

ultra-thin lubricant on magnetic hard disk, Tribology Intemational, 36 (2003) 21 7.

29･ J･ Choi, T･ Ishida, T･ Kato and S. Fujisawa, Self-assembled monolayer on diamond-like carbon surface: fTormation and friction measurements, Tribology

lntemational, 36 (2003) 285.

30･ J･ Choi and T･ Kato, Measurement on the shear properties of liquid nanomeniscus

bridge, Tribology Intemational, 36 (2003) 475.

31･ N･ Hiraoka and T. Kato, Lubrication properties of cationic surthctant-absorbed

molybdenum disulfide as a bonded film lubricant, Tribology Transactions, 46 (2003) 211.

r..

32･ J･ Choi and T･ Kato, Self-assembled monolayers on ta-C Surthces: Effect of sp3

/sp2 ratio on adsorption rate and friction, Joumal of Applied Physics, 93 (2003)

8722.

33･ K･ Tanaka, T･ Kato and Y･ Matsumoto, Molecular dynamics simulation of

vibrational tHctionforce due to molecular defわrmation in confined lubricant film,

ASME Joumal ofTribology, 125 (2003) 587.

34･ F･ E･ Kennedy, D･ Lidhagen, J･ Wood ford and T･ Kato, TribologlCal behavior of hard carbon coatings on steel substrates, Wear, 255 (2003) 854.

35･ J･ Choi, M･ Kawaguchi and T･ Kato, Possibility of organic monolayer film as a

lubricant for HDI: Comparative study of PFPE and organosilane monolayer film,

ASME Journal ofTribology, 125 (2003) 850.

36･ D･ F･ Wang and K･ Kato, Nano-scale fTatigue wear of carbon nitride coatlng: Part

IIIWear properties, ASME Journal ofTribology, 125 (2003) 430.

37･ K. Kato, N. Umehara and K. Adacbi, Friction, wear and N2-lubrication of carbon

38. ∫. Choi, M. Kawaguchi and T Kato, Nanoscale lubricant wi仙strongly bonded

phaseand mobile phase, TribologyLetters, 1 5 (2003) 353.

39. T. Numata, H. Nanao, S. Moriand S. Miyake, Chemicalanalysis of wear tracks on

magnetic disks by TOP-S,IMS, Tribology Intemational, 36 (2003) 305･

40. P. Cons, X. Wu, H. Nanao and S. Mori, TribologlCal characterisdcs and

tribochemical reactions of various ceramics lubricated with HFC-134a gas,

TribologyLetters, 1 5 (2003) 65.

41. A. Miyamoto, Quantum design ofnanofunctional materials, Science & Technology

in Japan, 22 (2003) 34.

42. S. Mori, P. Cong, Y. Shinden and H. Nanao, Tribochemical reactionsand

lubricatlng effects of nuorinated methanesfor AI203 Ceramic, TribologyLetters, 1 7

(2004)83.

43. P. Congand S. Mori, Tribochemical e飴cts on tribological properties of self-mated

zirconia ceramic in HFC-1 34a gas, TribologyLetters, 1 7 (2004) 261.

44. S･ Mori, P. Cong, H. Nanaoand T. Numata, Effects of end groups on the tribochemical reactions of IubriCants at head-disk interface, TribologyLetters, 1 7

(2004) 317.

45. X. Liu, H. Nanao, T. Li and S. Mori, A study on the friction properties ofPAAc

hydrogel under low loads in airand water, Wear, 257 (2004) 665.

46･ X･ Wu, P, Cong, H. Nanao, I. Minamiand S･ Mori, TribologlCal behaviors of52100 steel in carbon dioxide atmosphere, TribologyLetters, 1 7 (2004) 925.

47.大山高裕､遠藤明､久保百司､宮本明､計算化学たよるトライボロジー-の

新しいアプローチ､トライポロジスト､ 49(2004)4.

48. J. Choi, H. Morishita and T Kato, Frictional properties ofbilayered mixed lubricant 坑lms onamorphous carbon surfTace: Effect of alkyl chain lengthand SAM仲FPE portion, Applied Surface Science, 228 (2004) 1 91.

49. M. Kubo, M. Ando, S. Sakahara, C. Jung, K. Seki, T Kusagaya, A. Endou, S.

Takami, A･ Imamuraand A･ Miyamoto, Development of tight-binding,

chemica1-reaction-dynamics simulatorfor combinatorial computational chemishy, Applied

Su血ce Science, 223 (2004) I 88.

50. H. Kinoshita, I. Kume, M. Tagawa and N. Ohmae, High friction of vertically

aligned carbon nanotube film in microtribology, Applied PhysicsLetters, 85 (2004)

2780.

51. H. Kinoshita, I. Kume, H. Sakai, M. Tagawa and N. Ohmae, High growth rate of

vertically aligned carbon nanotubes usIng a Plasma shield in microwave

plasma-enhanced chemical v叩Or deposition, Carbon, 42 (2004) 2753.

ー5-52. S. K. Sinha, M. Kawaguchi and T. Kato, Surface profiles and modulation of ultra-thin per爪uoropolyether lubricant in contact sliding, Joumal of Physics D: Applied Physics, 37 (2004) 2247.

53. M. S. Mayeed, T. Kato､ S. John and Y. Mitsuya, Surface perturbations on the

perfluoropolyether molecules in the melt an gas-like conditions, lEEE Transactions

on Magnetics,40, 4 (2004) 3 1 80.

54. T. Kato, M. Kawaguchi, M. S. Mayeed and J. Choi, Friction and durability

characteriStiCs of ultrathin pernuoropolyether lubricant film composed bonded and

mobile layers on diamond-like carbon surfaces, Wear, 257 (2004) 909.

55. F. Zhou, K. Kato and K. Adachi, Effect of a-CNx coating on bibologlCal properties

bfSiC ceramic in water, Materials Science Forums, 475-479 (2005) 2889.

56. F. Zhou, K. Kato and K. Adachi, Friction and wear properties ofCNx / Sic in water

lubrication, TribologyLetters, 1 8 (2005) 1 53.

57. K. Adachi, K. Kato and T. Wakabayashi, The effect ofsliding history on the steady

state舟iction coefficient between CNx coatings under N2 lubrication, Proceedings of

the 31stLeeds-Lyon Symposium on Tribology,Leeds, UK (2005, in press).

(2)口頭発表

a)国内学会･研究会

1.大前伸夫､水分子の吸着挙動とマイクロトライボロジー､ (社)日本機械学

会2001年度年次大会､ 2001年8月27日∼30日   '

2.横須賀俊之､篠田克己､黒川仁､高見誠一､久保百司､宮本明､今村詮､ CMP

解析のためのハイブリッド量子分子動力学プログラムの開発､第62回応用

物理学会学術講演会､ 2001年9月11日∼14日

3.宮本明､分子シミュレーション手法によるせん断場での有機分子の潤滑挙動

解析､ファイル記憶のトライボロジー研究会､ 2001年9月14日(招待講演)

4.宮本明､化学ソフトウエア大国-の戦略と展望､化学ソフトウェア学会年会

｢2001研究討論会｣､ 2001年9月29日∼30日(招待講演)

5.亀井大輔､横須賀俊之､周慧､今野聖絵､高見誠一､久保百司､宮本明､ト

ライボロジー現象解明のための新規プログラムTRIBOSIMの開発､化学ソ

フトウェア学会年会｢2001研究討論会｣､ 2001年9月29日∼30日

6.今野聖絵､亀井大輔､横須賀俊之､周慧､高見誠一､久保百司､宮本明､新

規プログラムTRIBOSIMによる潤滑特性予測､化学ソフトウェア学会年会

｢2001研究討論会｣､ 2001年9月29日∼30日

7.横須賀俊之､篠田克己､黒川仁､高見誠一､久保百司､宮本明､今村詮､ハ

イブリッド量子分子動力学プログラムの開発と化学機械研磨過程-の応用､

化学ソフトウェア学会年会｢2001研究討論会｣､ 2001年9月29日∼30日

8.大前伸夫､マイクロトライボロジーの標準化と知的基盤､文部科学省主催

後援(社)日本工業会 シンポジウム2001 ｢明日をめざす科学技術｣､ 2001

年10月9日∼11日

9.篠田克己､横須賀俊之､高見誠一､久保百司､宮本明､今村詮､ Cu表面の

化学機械研磨過程に関する量子化学的検討､第88回触媒討論会､ 2001年10

月9日∼12日

10.周慧､亀井大輔､高見誠一､久保百司､宮本明､今村詮､金属表面上での有

機分子の吸着特性に関する大規模周期境界量子化学計算､第88回触媒討論

会､ 2001年10月9日∼12日

Il.亀井大輔､周慧､高見誠一､久保百司､宮本明､せん断場における有機分子

の吸着特性､及び潤滑特性に関する計算化学的検討､第88回触媒討論会､ 2001

年10月9日∼12日

12.森誠之､マイクロトライボロジーの相互作用の計測と制御､文部科学省 シ

ンポジウム2001 ｢明日をめざす科学技術｣東京(2001年10月11日)

13.川口雅弘､田中紘一､加藤孝久､ pFPEの潤滑特性におよぼす固定層の影響､

トライボロジー会議2001秋宇都宮､ 2001年11月6日∼9日

14.田中健太郎､加藤孝久､松本洋一郎､高分子ナノ薄膜のトライボロジー､ト

ライボロジー会議2001秋宇都宮､ 2001年11月6日∼9日

15.加藤孝久､松岡広成､福井茂寿､各種炭化水素蒸気下でのメニスカス形成､

トライボロジー会議2001秋宇都宮､ 2001年11月6日∼9日

16. ∫.Choi､石田敏雄､加藤孝久､藤津悟､栗田昌幸､ダイヤモンドライクカー

ボン上-のSAM形成および摩擦特性､トライボロジー会議2001秋宇都宮､

2001年11月6日∼9日

17. ∫. Choi､福田勝己､加藤孝久､自己組織化単分子膜改質DLC表面の超微小

硬さ､トライボロジー会議2001秋宇都宮､ 2001年11月6日∼9日

18.石田敬雄､水谷亘､徳本洋志､三宅晃司､ ∫.Choi､加藤孝久､自己組織化膜

の化学と物理:有機分子のナノテクノロジー､トライボロジー会議2001秋

宇都宮､ 2001年11月6日∼9日

19.亀井大輔､周慧､今野聖絵､高見誠一､久保百司､宮本明､トライボロジー

現象に関する計算化学的検討､トライボロジー会議2001秋宇都宮､ 2001

年11月6日∼9日

20.今野聖絵､亀井大輔､高見誠一､久保百司､宮本明､計算化学によるトライ

ボロジー特性の高精度予測､トライボロジー会議2001秋宇都宮､ 2001年

11月6日∼9日

-7-21.横須賀俊之､高見誠一､久保百司､宮本明､今村詮､化学機械研磨過程に関

する計算化学的検討､トライボロジー会議2001秋宇都宮､ 2001年11月6

日∼9日

22.亀井大輔､周慧､高見誠一､久保百司､宮本明､ナノせん断場における固体

表面間での有機分子の動的挙動､第21回表面科学講演大会､ 2001年11月

27日∼29日

23.横須賀俊之､篠田克己､黒川仁､高見誠一､久保百司､宮本明､今村詮､ケ

ミカルメカニカルポリッシング過程に関する計算化学的検討､第21回表面

科学講演大会､ 2001年11月27日∼29日

24.森誠之､せん断場における分子状薄膜のダイナミックな構造変化､平成14

年度日本表面科学会東北支部講演会､ 2002年3月7日

25.足立幸志､森田泰史､加藤康司､吸着窒素ガスによる摩擦制御のための窒化

炭素膜の研究､日本機械学会東北支部第37期総会･講演会2002年3月16

日

26. J. Choi､ M. Kawaguchi､ T. Kato､ Self-assembled monolayer on the magnetic hard disk surface､日本機械学会IIP2002情報･知能･精密機器部門講演会､ 2002 年3月25日∼26日

27.亀井大輔､周慧､高見誠一､久保百司､宮本明､日本化学会第81春季年会､

2002年3月26日∼29日

28.横須賀俊之､篠田克己､黒川仁､高見誠一､久保百司､今村詮､宮本明､化

学機械研磨過程に関する計算化学的検討､日本化学会第81春季年会､ 2002

年3月26日∼29日       '

29.横須賀俊之､篠田克己､黒川仁､高見誠一､久保百司､今村詮､宮本明､ CMP

過程に関する計算化学的検討､第49回応用物理学関係連合講演会､ 2002年

3月27日∼30日

30.周慧､亀井大輔､高見誠一､久保百司､今村詮､宮本明､金属表面上での潤

滑剤分子の吸着特性に関する大規模量子分子化学計算､トライボロジー会議

2002春東京､ 2002年5月13日∼15日

31.横須賀俊之､高見誠一､久保百司､宮本明､今村詮､ CMPプロセスに関す

る理論的解析､トライボロジー会議2002春東京､ 2002年5月13日∼15日

32.高見誠一､横須賀俊之､周慧､久保百司､今村詮､宮本明､トライボケミカ

ル反応の解明を実現する高速化量子分子動力学法の開発､トライボロジー会

議2002春東京､ 2002年5月13日∼15日

33.亀井大輔､周慧､高見誠一､久保百司､宮本明､潤滑剤分子の動的挙動に関

する計算化学的検討､トライボロジー会議2002春東京､ 2002年5月13日

∼15 日

34.川口雅弘､船越浩司､田中紘一､加藤孝久､ DLC表面に対するPFPE潤滑膜

の凝着現象の影響､トライボロジー会議2002春東京､ 2002年5月13日∼

15 日

35. M. S. Mayeed､ T･ Kato､草eplenishment of ultrathin liquid pernuoropolyether Z mms on solid surhces -AMonte Carlo study､トライボロジー会議2002春東

京､ 2002年5月13日∼15日

36. J. Choi､ T. Kato､ Shearproperties of liquid nanomeniscusbridge､トライボロジ ー会議2002春東京､ 2002年5月13日∼15日

37.田中健太郎､加藤孝久､松本洋一郎､フッ素系高分子薄膜の摩擦振動安定性､

トライボロジー会議2002春東京､ 2002年5月13日∼15日

兎中原綱光､加藤孝久､トライボロジーシンクタンク研究会中間報告､トライ

ボロジー会議2002春東京､ 2002年5月13日∼15日

39.亀井大輔､周慧､今野聖絵､高見誠一､久保百司､宮本明､トライボロジー

現象解明のための新規プログラムの開発､日本コンピュータ化学会2002年

春季大会､ 2002年7月3日∼4日

40.横須賀俊之､篠田克己､黒川仁､高見誠一､久保百司､今村詮､宮本明､ CMP

プロセス解析のための新規プログラムの開発､日本コンピュータ化学会2002

年春季大会､ 2002年7月3日∼4日

41.横須賀俊之､篠田克己､黒川仁､高見誠一､久保百司､今村詮､宮本明､計

算化学による化学機械研磨プロセスの検討､第55回コロイドおよび界面化

学討論会､ 2002年9月12日∼14日

42.亀井大輔､周慧､高見誠一､久保百司､宮本明､潤漁剤分子の動的挙動に関

する計算化学的検討､第55回コロイドおよび界面化学討論会､ 2002年9月

12日∼14日

43.横須賀俊之､篠田克己､高見誠一､久保百司､今村詮､宮本明､摩擦化学反

応に関する計算化学的検討､ CBI学会第3回大会､ 2002年9月18日∼20日

44.亀井大輔､周慧､高見誠一､久保百司､宮本明､マイクロトライボロジー現

象に関する計算化学的検討､第3回CBI学会大会､ 2002年9月18日∼20

日

45.周慧､亀井大輔､高見誠-､久保百司､今村詮､宮本明､遷移金属表面上で

の有機分子の吸着特性に関する大規模量子分子動力学計算､第90回触媒討

論会､ 2002年9月18日∼21日

46.亀井大輔､周慧､高見誠一､久保百司､宮本明､微小せん断場での有機分子

の吸着挙動､第90回触媒討論会､ 2002年9月18日∼21日

47.横須賀俊之､篠田克己､黒川仁､高見誠一､久保百司､今村詮､宮本明､Cu-CMP

過程に関する計算化学的検討､第63回応用物理学会学術講演会､ 2002年9

ー9-月24日∼27日

48.田中健太郎､加藤孝久､松本洋一郎､壁面間高分子膜に起因する摩擦力振動､

日本機械学会2002年度年次大会､ 9月25日∼27日

49.宮本祐介､丸山修､山根隆志､加藤孝久､大久保剛､長田俊幸､田川雅士､

動圧浮上遠心式血液ポンプの海血特性､日本機械学会2002年度年次大会､ 9

月25日∼27日

50.足立幸志､上野大介､加藤康司､窒化炭素膜と窒化ケイ素のすべり接触にお

ける吸着窒素ガスによる低摩擦の発現(第2報:窒素ガス吹き付け法によ

る低摩擦条件)､トライボロジー会議2002秋 仙台､ 2002年10月8日∼10 日

51.足立幸志､豊川伸､加藤康司､窒化炭素膜とセラミックスの摩擦と摩耗に及

ぼす窒素ガス潤滑の研究､トライボロジー会議2002秋 仙台､ 2002年10

月8日∼10日

52.奥田紗知子､鈴木章仁､益子正文､ ∫.Choi､加藤孝久､各種基板表面-のシ

ランカップリング剤による有機保護膜の形成とその評価､トライボロジー会

議2002秋 仙台､ 2002年10月8日∼10日

53.森下裕司､松岡広成､福井茂寿､ ∫.Choi､加藤孝久､ HDIにおけるPFPEお

よび有機単分子膜の摩擦係数:相対湿度の影響､トライボロジー会議2002

秋 仙台､ 2002年10月8日∼10日

54. J. Choi､ S. K. Sinha､加藤孝久､ Friction-induced orientation and recovery of organosilane monolayer on magnetic hard disk surface､トライボロジー会議2002

秋 仙台､ 2002年10月8日∼10日        '

55.田中健太郎､加藤孝久､松本洋一郎､分子動力学法による高分子薄膜せん断

のシミュレーション､トライボロジー会議2002秋 仙台､ 2002年10月8 日∼10日

56.川口雅弘､田中紘一､ ∫. Choi､加藤孝久､ pFPE潤滑膜の固定層及び流動層

が摩擦特性に及ぼす影響､トライボロジー会議2002秋 仙台､ 2002年10

月8日∼10日

57.横須賀俊之､亀井大輔､久保百司､大森俊英､鈴木厚､宮本明､固体一固体

間摩擦に関する密度汎関数法による検討､トライボロジー会議2002秋 仙

台､ 2002年10月8日∼10日

58.横須賀俊之､高見誠一､久保百司､今村詮､宮本明､ CMPプロセスに関す

る理論的解析､トライボロジー会議2002秋 仙台､ 2002年10月8日∼10 日

59.久保百司､関晃太郎､安藤美奈子､大山高裕､亀井大輔､横須賀俊之､周慧､

高見誠一､大森俊英､鈴木厚､今村詮､宮本明､フリクション低減用添加剤

Mo-DTCに関する高速化量子分子動力学計算､トライボロジー会議2002秋

仙台､ 2002年10月8日∼10日

60.亀井大輔､周慧､高見誠一､久保百司､大森俊英､中川都朗､宮本明､計算

化学によるトラクショーン特性の精密計算､トライボロジー会議2002秋 仙

台､ 2002年10月8日∼10日

61.亀井大輔､今野聖絵､高見誠一､久保百司､大森俊英､鈴木厚､宮本明､カ

ルボン酸膜の摩擦に関する計算化学的検討､トライボロジー会議2002秋

仙台､ 2002年10月8日∼10日

62.亀井大輔､横須賀俊之､高見誠一､久保百司､大森俊英､鈴木厚､宮本明､

固体×固体摩擦に関する分子動力学計算､トライボロジー会議2002秋 仙台､

2002年10月8日∼10日

63.周慧､亀井大輔､遠藤明､高見誠一､久保百司､今村詮､宮本明､遷移金属

表面上での潤滑剤分子の吸着特性に関する大規模量子化学計算､トライボロ

ジー会議2002秋 仙台､ 2002年10月8日∼10日

64.亀井大輔､周慧､高見誠一､久保百司､宮本明､計算化学的手法による潤滑

油の特性評価､石油学会高山大会､ 2002年10月11日∼12日

65.横須賀俊之､篠田克己､黒川仁､高見誠一､久保百司､今村詮､宮本明､ト

ライボケミカル反応解析のための計算化学手法の開発と応用､石油学会高山

大会､ 2002年10月11日∼12日

66.周慧､亀井大輔､高見誠一､久保百司､宮本明､大規模量子分子化学計算に

よる潤滑剤分子の設計､石油学会高山大会､ 2002年10月11日∼12日

■

67.宮本明､コンビナトリアル計算化学のための新手法の開発､第1回東北大学

化学系21世紀coEシンポジウム､ 2002年11月7日(招待講演)

68.大山高裕､関晃太郎､亀井大輔､遠藤明､久保百司､宮本明､ナノせん断場

における有機分子の動的挙動に関する分子動力学計算､第22回表面科学講

演大会､ 2002年11月26日∼28日

69.森誠之､ハードディスク表面における分子状薄膜の分解反応-TOP-SIMSに

よる分析-､日本表面化学会､第22回表面科学講演大会､ 2002年11月27

日

70.田中健太郎､加藤孝久､松本洋一郎､微小すきま高分子膜の粘性に及ぼすせ

ん断速度の影響､第16回数値流体力学シンポジウム､ 2002年12月16日∼

18日 71.森誠之､フリクションのメカニズムとその低減､ (社)日本金属学会､ 2002

年分科会シンポジウム､ 2003年1月20日

72.豊川伸､加藤康司､足立幸志､窒化炭素膜の窒素ガス吹き付け潤滑下におけ

る摩擦特性､日本機械学会東北支部第38期総会･講演会,仙台,2003年3月

-1ト

15日

73.大山高裕､関晃太郎､亀井大輔､遠藤明､久保百司､宮本明､極限環境下に

おける摩擦ダイナミクスに関する計算化学的検討､第91回触媒討論会､2003

年3月26日∼27日

74.横須賀俊之､磯田直征､篠田克己､遠藤明､久保百司､今村詮､宮本明､高

速化量子分子動力学法による化学機械研磨過程の解析､第91回触媒討論会､

2003年3月26日∼27日

75.亀井大輔､大山高裕､周慧､遠藤明､久保百司､宮本明､微′J､空間での潤滑

現象に関する計算化学的検討､第91回触媒討論会､ 2003年3月26日∼27

日

76.廟慧､亀井大輔､遠藤明､久保百司､今村詮､宮本明､遷移金属表面上での

有機分子の吸着特性に関する大規模量子分子動力学計算､第91回触媒討論

会､ 2003年3月26日∼27日

77.大山高裕､関晃太郎､亀井大輔､遠藤明､久保百司､宮本明､微小せん断場

における有機分子のトラクション特性に関する計算化学的検討､第50回応

用物理学関係連合講演会､ 2003年3月27日∼30日

78.宮本明､遠藤明､久保百司､コンビ計算のための新手法の開発と応用､第

50回応用物理学関係連合講演会､ 2003年3月27日∼30日(招待講演)

79.周慧､亀井大輔､遠藤明､久保百司､今村詮､宮本明､遷移金属表面上での

有機分子の吸着特性に関する大規模量子分子動力学計算､第50回応用物理

学関係連合講演会､ 2003年3月27日∼30日

■

80.横須賀俊之､磯田直征､篠田克己､遠藤明､久保百司､今村詮､宮本明､高

速化量子分子動力学法によるCu-CMPプロセスに関する検討､第50回応用

物理学関係連合講演会､ 2003年3月27日∼30日

81.宮本明､コンビ計算化学のための新手法の開発と応用､応用物理学会神奈

川大学､ 2003年3月27日∼30日

82.宮本明､コンビナトリアル計算化学のための新手法の開発､新化学発展協会

先端化学技術部会講演会､ 2003年6月18日

83.宮本明､分子動力学法による潤滑材の挙動解析､日本塑性加工学会塑性力学

分科会､ 2003年6月27日(招待講演)

84.宮本明､分子動力学による摩擦摩耗現象の解明の試み､トライボロジーフォ

ーラム2003､ 2003年7月17日∼18日(招待講演) 85.加藤孝久､ ∫. Choi,川口雅弘､ M. S. Mayeed､二分子層ナノ潤滑膜のトライ

ボロジー特性､日本機械学会第3回機素潤滑設計部門講演会講演論文集､

2003年4月21日∼22日 86. ∫.Choi､加藤孝久､アルキルシランSAM/PFPE複合潤滑膜の開発､トライボ

ロジー会議2003春東京､ 2003年5月12日∼14日 87.森下裕司､松岡広成､福井茂寿､J. Choi､加藤孝久､アルキルシランSAM仲FPE

複合潤滑膜の摩擦摩耗特性､トライボロジー会議2003春東京､ 2003年5

月12日∼14日

88.奥田紗知子､鈴木章仁､益子正文､ ∫.Choi､加藤孝久､各種基板表面-のシ

ランカップリング剤による有機保護膜の形成とその評価(第2報)､トライ

ボロジー会議2003春東京､ 2003年5月12日∼14日

89.加藤孝久､川口雅弘､ J.Choi､ M.S.Mayeed､田中紘一､ PFPE二分子層潤滑

膜の耐久性､トライボロジー会議2003春東京､ 2003年5月12日∼14日

90.川口雅弘､田中紘一､加藤孝久､ pFPE分子層潤滑膜の摩耗モデル､トライ

ボロジー会議2003春東京､ 2003年5月12日∼14日

91.田中健太郎､加藤孝久､松本洋一郎､ pFPE高分子潤滑薄膜の粘性､トライ

ボロジー会議2003春東京､ 2003年5月12日∼14日

92･ M･ Mayeed､ T･ Kato､ Undulations ofthe舟ee surfaces ofultrathin liquid films of per仙oropolye也ers on solid su血ces､トライボロジー会議2003春東京､ 2003

年5月12日∼14日

93.周慧､亀井大輔､遠藤明､久保百司､今村詮､宮本明､金属新生面上での潤

滑剤分子の吸着挙動に関する大規模量子化学計算､トライボロジー会議2003

春東京､ 2003年5月12-14日

94.大山高裕､亀井大輔､遠藤明､久保百司､宮本明､ナノレベルでの摩擦ダイ

ナミクス解明に関する計算化学的検討､トライボロジー会議2003春東京､

+ 2003年5月12-14日

95.周慧､亀井大輔､遠藤明､久保百司､今村詮､宮本明､分子トライボロジー

のための大規模吸着系-のコンピュータ化学計算､コンピュータ化学会2003

春季年会､ 2003年5月19日∼20日

96.大山高裕､亀井大輔､遠藤明､久保百司､今村詮､宮本明､摩擦現象解明の

ためのプログラム開発とその応用､コンピュータ化学会2003春季年会､2003

年5月19日∼20日

97.磯田直征､篠田克己､横須賀俊之､遠藤明､久保百司､今村詮､宮本明､ Cu-CMP

プロセスの理論的解析:高速化量子分子動力学法によるアプローチ､第64

回応用物理学会学術講演会､ 2003年8月30日∼9月2日

98.若林拓也､足立幸志､加藤康司､窒化炭素膜の窒素ガス潤滑下における摩擦

特性､日本機械学会東北支部第39期秋季講演会､ 2003年9月5日

99.豊田陽平､大山高裕､亀井大輔､宮谷太朗､三浦隆治､遠藤明､久保百司､

宮本明､摩擦･磨耗現象に関する計算化学的研究､化学工学会第36回秋季

大会､ 2003年9月12日∼14日

-13-100.周慧､三浦隆治､遠藤明､久保百司､宮本明､金属新生面の有機分子吸着特

性に由する大規模量子分子動力学計算､化学工学会第36回秋季大会､ 2003

年9月12日∼14日

101.大山高裕､遠藤明､久保百司､梶原昌高､杉山宏石､森牧彦､渡追朋子､宮

本明､ DMEディーゼルエンジン開発に関する計算化学的検討､自動車技術

会2003年秋季学術講演会､ 2003年9月17日∼19日

102.豊田陽平､亀井大輔､遠藤明､久保百司､宮本明､計算化学による潤滑特性

の予測､ cBI学会2003年大会､ 2003年9月17日∼19日

103.大山高裕､遠藤明､久保百司､宮本明､ナノレベルでのトライボロジー現象

に関する計算化学的検討､ CBI学会2003年大会､ 2003年9月17日∼19日

104.豊田陽平､大山高裕､亀井大輔､宮谷太朗､三浦隆治､遠藤明､久保百司､

宮本明､計算化学的手法による摩擦･磨耗現象の解明､第92回触媒討論会､

2003年9月18日∼21日

105.大山高裕､関晃太郎､亀井大輔､遠藤明､久保百司､宮本明､摩擦環境下の

有機分子の動的挙動に関する計算化学的検討､第92回触媒討論会､ 2003年

9月18日∼21日

106.∫. Cboi､川口雅弘､加藤孝久､自己組織化単分子膜表面上のPFPE潤滑剤分

子の流動特性､トライボロジー会議2003秋新潟､ 2003年11月11日∼13 日

107.田中健太郎､松本洋一郎､加藤孝久､高分子薄膜潤滑におけるせん断速度の

影響､トライボロジー会議2003秋新潟､ 2003年11月11日∼13日

108.川口雅弘､加藤孝久､ 4つの水酸基を有するPFPEの摩擦特性､トライボロ

ジー会議2003秋新潟､ 2003年11月11日∼13日

109.M. S. Mayeed､ T. Kato､ Effect ofsubstrate roughness on the ultrathin liquid films

onsolidsurfaces､トライボロジー会議2003秋新潟､ 2003年11月11日∼13 日

110.田浦裕生､川口雅弘､金子覚､加藤孝久､ AEによる二分子層潤滑膜摩耗過

程の観察､トライボロジー会議2003秋新潟､ 2003年11月11日∼13日 111.窪田奈津美､加藤孝久､ M. S. Mayeed､小林明発､ PFPE潤滑膜の内部圧力 に関する研究､トライボロジー会議2003秋新潟､ 2003年11月11日∼13 日

112.久米-平､酒井洋和､木之下博､田川雅人､大前伸夫､カーボンナノチュー

ブの生成とマイクロトライボロジー特性､トライボロジー会議2003秋新潟､

2003年11月11日∼13日

113.木之下博､久米一平､酒井洋和､田川雅人､大前伸夫､炭素系材料のマイク

ロトライボロジー特性におよぼす相対湿度の影響､トライボロジー会議2003

秋新潟､ 2003年11月11日∼13日

114.豊田陽平､遠藤明､久保百司､宮本明､計算化学的手法を用いた表面反応を

伴う摩擦磨耗現象の解明､トライボロジー会議2003秋新潟､ 2003年11月

11日∼13日

115.周慧､遠藤明､久保百司､今村詮､宮本明､金属新生面上での潤滑剤分子の

吸着挙動に関する大規模量子化学計算､トライボロジー会議2003秋新潟､

2003年11月11日∼13日

116.高橋ちさと､今野聖絵､大山高裕､遠藤明､久保百司､宮本明､せん断下で

の複雑有機分子の潤滑特性に関する計算化学的検討､トライボロジー会議

2003秋新潟､ 2003年11月11日∼13日

117.今野聖絵､大山高裕､三浦隆治､遠藤明､久保百司､宮本明､摩擦潤滑系に

おける熱伝導率に関する計算化学的検討､トライボロジー会議2003秋新潟､

2003年11月11日∼13日

118.大山高裕､遠藤明､久保百司､宮本明､ナノオーダーでの潤滑化学反応解明

に関する計算化学的検討､トトライボロジー会議2003秋新潟､ 2003年11

月11日∼13日

119.森誠之､真空中の摩擦と吸着膜､日本トライボロジー学会第3種摩耗研究会､

F.P.Bowden生誕百年記念シンポジウム､ 2003年11月28日

120.加藤康司､北郷匠､足立幸志､窒素ガス潤滑における窒化ケイ素の摩擦に及

ぼすガス吹き付け角の影響､日本機械学会東北学生会第34回学生員卒業研究

発表講演会､ 2004年3月6日

121.久米一平､酒井洋和､木之下博､田川雅人､大前伸夫､プラズマCVD法によ

り作製したカーボンナノチューブの配向性制御､第51回応用物理学関係連合

講演会､ 2004年3月28日∼31日

122.木之下博､久米-平､田川雅人､大前伸夫､垂直配向カーボンナノチューブ

薄膜のマイクロトライボロジー､第51回応用物理学関係連合講演会､ 2004

年3月28日∼31日

123.周慧､古山通久､久保百司､宮本明､金属新生面の触媒作用に関する大規模

量子分子動力学法的検討､第93回触媒討論会､ 2004年3月30日∼31日

124.若林拓也,加藤康司,足立幸志､窒素ガス潤滑下の窒化炭素膜の摩擦特性

日本機械学会東北支部第39期総会･講演会､仙台､ 2004年3月13日

125.木之下博､久米-平､田川雅人､大前伸夫､カーボンナノチューブ薄膜のマ

イクロトライボロジー ー走査電子顕微鏡組込みマイクロトライボメータ

ーによる観察-､トライボロジー会議2004春東京＼ 2004年5月10日∼12日 126.川口雅弘､加藤孝久､ PFPE超薄膜の摩擦の特異性､トライボロジー会議2004 春東京､ 2004年5月10日∼12日

-15-127.益子正文､鈴木章仁､戸田雄次郎､奥田紗知子､宮本大也､ ∫.Choi､加藤孝

久､Siおよびガラス基板上に形成させたシラン系自己組織化有機分子膜の構

造とマクロトライボロジー特性､トライボロジー会議2004春東京､ 2004

年5月10日∼12日 128.∫. Choi､加藤孝久､ DLC表面-の炭化水素系有機薄膜の蒸着､トライボロジ ー会議2004春東京､ 2004年5月10日∼12日

129.田浦裕生､高木聡彦､川口雅弘､金子覚､加藤孝久､ AEによる2分子層潤

滑膜の摩耗過程の観察､トライボロジー会議2004春東京､ 2004年5月10

日∼12日

130.加藤孝久､川口雅弘､2分子層潤滑膜の摩擦モデル､トライボロジー会議2004

春東京､ 2004年5月10日∼12日

131.田中健太郎､加藤孝久､分子動力学によるナノ薄膜のシミュレーション､ト

ライボロジー会議2004春東京､ 2004年5月10日∼12日

132.木之下博､久米-平､田川雅人､大前伸夫､走査電子顕微鏡組込みマイクロ

トライボメーターによる垂直配向カーボンナノチューブ薄膜のマイクロト

ライボロジーの解明､第65回応用物理学会学術講演会､ 2004年9月1日∼4日

133.開純也､田口英次､木之下博､大前伸夫､森博太郎､ダイヤモンドナノ粒子

-の電子ビーム照射効果一その場観察-､第65回応用物理学会学術講演会､

2004年9月1日∼4日

134.森誠之､機械接触場での表面化学現象､ (社)表面技術協会､第110回講演

大会､ 2004年9月13日

135.鈴木宏樹､木之下博､田川雅人､大前伸夫､ si基板上に成長させたC60薄膜の

ナノトライボロジー特性､トライボロジー会議2004秋鳥取､ 2004年11月10 日∼12日

136.久米一平､岡田晋作､木之下博､田川雅人､大前伸夫､ mN荷重域でのカー

ボンナノチューブ薄膜のトライボロジー特性､トライボロジー会議2004秋

鳥取､ 2004年11月10日∼12日

137.木之下博､久米-平､田川雅人､大前伸夫､カーボンナノチューブ薄膜のマ

イクロトライボロジー特性におよぼす摩擦相手材の影響､トライボロジー会

議2004秋鳥取､ 2004年11月10日∼12日

138.田中健太郎､岩本勝美､加藤孝久､分子動力学法によるナノ薄膜潤滑のシミ

ュレーションー潤滑剤分子の存在形態-､トライボロジー会議2004秋鳥取､

2004年11月10日∼12日

139.∫. Choi､加藤孝久､ DLC表面-の炭化水素系有機薄膜の蒸着(第2報)､ト

ライボロジー会議2004秋鳥取､ 2004年11月10日∼12日 140.窪田奈津美､加藤孝久､ M. S. Mayeed､小林明発､ PFPE潤滑膜の内部圧力

に関する研究､トライボロジー会議2004秋鳥取､ 2004年11月10日∼12 日

141.川口雅弘､八木和弘､加藤孝久､摩耗特性に及ぼす潤滑剤の自己疎液性の影

響､トライボロジー会議2004秋鳥取､ 2004年11月10日∼12日

142.森誠之､効率化を支える潤滑油の新展開､石油学会東北支部講演会､ 2004

年11月12日

143.森誠之､イオン液体のトライボロジー-の応用､第2回イオン液体研究会､

2004年12月20日

144.森誠之､化学的観点から見た潤滑油膜とトライボロジー作用､トライボロジ

ー研究会､第16回講演会､ 2005年1月28日

1t45.森誠之､潤滑用有機超薄膜の摩擦場における反応解析､日本学術振興会､薄

膜131委員会研究会､ 2005年2月5日

146.足立幸志､是石智正､加藤康司､硬質被膜の窒素ガス潤滑に関する基礎研究､

日本機械学会東北学生会第35回学生員卒業研究発表講演会､ 2005年3月5

日

147.足立幸志､袖山直也､加藤康司､窒化炭素膜の窒素ガス潤滑に及ぼす湿度

の影響､日本機械学会東北支部第40期総会･講演会､ 2005年3月15日

148.足立幸志､松本雄二郎､加藤康司､面接触をする窒化炭素膜の窒素潤滑下の

摩擦特性､日本機械学会東北支部第40期総会･講演会､ 2005年3月15日

b)国際学会       ･

I. K. Kato, An oveⅣiew on wear in micro/nano tribosystems, The 3rd lntemational Colloquium on Micro Tribology, Gdansk, 28-30 August 200 1. (Plenary)

2. S. Mori, Advances in understanding of boundary lubrication, World Tribology

Congress, 28thLeeds-Lyon ConfTerence, 4 Spetember 200 1.

3. T. Yokosuka, H. Kurokawa, S. 1もkami, M. Kubo, A. Miyamoto, A. Imamura,

Development of new tight-binding molecular dynamics program to simulate chemica1-mechanical polishing processes, 200 1 Intemational ConfTerence on Solid

State Devices and Materials, 26-28 September 2001.

4. K. Konno, D. Kamei, H. Zhou, K. Suzuki, S. Takami, M. Kuboand A. Miyamoto,

Properties of lubricant molecules as investigated by molecular dynamics simulation, Third Intemational ConfTerence on Tribology of Information Storage Devices, 315

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5. D. Kamei, H. Zhou, K. Suzuki, K. Konno, S. Takami, M. Kubo and A. Miyamoto,

ComputatiOnal chemistry study on the dynamics of lubricant molecules under shear

conditions, Third Intemational ConfTerence on Tribology of Infわrmation Storage

-17-Devices, 3-5 December 2001.

6. T. Yokosuka, H. Kurokawa, S. Takami, M. Kubo, A. Miyamoto and A. Imamura,

Development of new tight-binding molecular dynamics program to simulate

chemical一mechanical polishing processes, Third Intemational ConfTerence on Tribology of InfTormation Storage Devices, 3-5 December 200 1

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diamond-like carbon surface: Formation and舟iction measurement, 3rd lntemational

ConfTerence on Tribology of lnfbrmation Storage Devices, 3-5 December 2001 ･

8. J. Choi and T. Kato, Measurement on the shear properties of liquid nanomeniscus

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3_5 December 2001.

9. S. K. Sinha, M. Kawaguchi, T. Kato and F. E. Kennedy, Wear durability studies of

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10. K. Kato, Tribo-properties of carbon nitride coatlng in nano-scale, The 3rd

Intemational Conference on Tribology of lnfbrmation Storage Devices, 3-5

December 2001. (Plenary)

1 1. N. 0lmae, M. Tagawa, MicrotribologlCal properties offullerene C60, Carbon onion

and other advanced carbon materials, 2nd lntemational Workshop on Microtribology, 1 6-1 9 April 2002.

12. A. Miyamoto, Development and Applications of accelerated quantum chemical molecular dynamics method for degradation dynamics of organic lubricants under

hightemperatures and pressures, 2nd International Workshop on Microtribology,

1 6-1 9 April 2002. (Invited)

13. M. Tagawa, M. Muromoto, J. Yoshihisa, H･ Kinoshita, N･ Ohmae, K･ Matsumoto

and M. Suzuki, Micro- and macrotribological properties of solid lubricants in a

simulated low earthorbit space environment, 6th International Space ConfTerence,

Protection of Materials and Structures fTrom the Space Environment, 1 -3 May 2002･

14. K. Yokota, T.Kida, K. Ishikawa, M. Tagawa, N. Ohmae, Atomic oxygen-induced

erosion of PMDA -ODA polyimide films: effect of incident angle, temperature and

simultaneous UV exposure-, the 23rd Intemational Symposium on Space

Technology and Science, 26 May - 2 June 2002･

15. K. Matsumoto, K. Yokota, M. Tagawa, N. Ohmae, Development of an atomic

oxygen concentrator uslng concave mirrors, the 23rd Intemational Symposium on

Space Technology and Science, 26 May - 2 June 2002･

Utilization of low EarthOrbit space environment in the formation of an insulating

oxide layer on semiconductor surhce,the 23rd International Symposium on Space

Technologyand Science, 26 May - 2 June 2002.

17･ S. Mori, Chemical approach to understand &ictionand wear of ceramics under reactive gases, 280･ WE-Heraeus SeminarinILMENAU Germany, 29 May 2002･

18･ N･ Ohmae, Adsorption of water molecules - Key to microand nanotribology,

Mediterraneantrib '2002, 2002, 12-14 June 2002.

19･ N･ Ohmae, K･ Yokota, M･ Tagawa, Tribology ln space Station - Atomic oxygen

effects, Balkantrib 2002, 4th lntemational ConfTerence on Tribology, 12114 June

2002.

I -20･ Y･ 02men, A･ Tanaka, T. Sumlya, N. Ohmae, Application of diamond-like carbon

(DLC) filmcoatings as a tribo surfaceand its some characteristics at high (80%)

ambient humidity, Balkantrib 2002, 4th Intemational ConfTerence on Tribology,

12-14 June 2002.

21･ K･ Suzuki, R･ Maeda, J･ Chu, T･ Katoand M･ Kurita, An active head slider uslng a

pleZOelectric cantilever f♭r in-situ nying-height control,Asia-PaciRc Magnetic Recording Conference, 26-28 August 2002.

22･ H･ Matsuoka, S･ Fukui and T･ Kato, Effect of Surface Energy ofthinfilmlubricant

on dynamics of a contact recording head, Asia-Pacific Magnetic Recording

ConfTerence, 26-28 August 2002.

23･ M･ S･ Mayeedand T. Kato, Conformation of perfluoropolyethers inthe ultrathin

liquid丘lms on solid nat surfaces -Effect of po1品interaction,Asia-Pacific Magnetic Recording ConfTerence, 26-28 August 2002･

24･ S･ K Sinha, J･ Choiand T. Kato, Topologicaland tribo-chemical studies of contact

sliding on ultra-thin Pernuoropolyetherfi1m,Asia-Pacific Magnetic Recording

Conference, 26128 August 2002.

25･ S･ K･ Sinha, J･ Choiand T･ Kato, TopologlCal changes in pernuoropolyether and organosilane monolayer in contact sliding, Asia-Pacific Magnetic Recording

Conference, 26-28 August 2002.

26･ J･ Choi, M･ Kawaguchiand T･ Kato, Formation of organosilane monolayer on

amorphous carbon surface; Exposure time dependence of carbon sur鮎e to air,

Asia-Pacific Magnetic Recording Conference, 26-28 August 2002.

27･ K･ Kato, Friction, Wearand N2-lubrication of CNx coatings, The loth Nordic

Symposiumon Tribology NORDTRIB 2002, 10112 June 2002. (Plenary)

28･ K･ Kato, Nan0-tribology lnmicro-aCtuation, Intemational Colloqulum at The

Institution of Microtechnology, 27-29 June 2002. (Plenary)

-19-29. H. Zhou, D. Kamei, S. Takami, M. Kubo, A. Imamura and A. Miyamoto,

Adsorption behavior of organic molecules on metal surfaces: Computational chemistry study, Fourth Tokyo Conference on Advanced Catalytic Science and Technology, 14-19 July 2002･

30. K. Kato, Nano-tribologyfor MEMS, Intemational Symposium on Precision

Engineering and MEMS, 3-5 November 2002･ (Keynote)

31･ M･ Tagawa, M･ Muromoto, S･ Hachiue, K･ Yokota, N･ Ohmae, K･ Matsumoto, M･ Suzuki, Wearllife of the molybdenum disulfide sputtered film under hyperthermal

atomic oxygen bombardment: in-situ tribological results, the loth EuropeanSpace

Mechanism and Tribology Conference, 24-26 September 2003･

32. T: Yokosuka, K. Sasata, H. Kurokawa, S. Takami, M. Kubo, A. Imamura and A･

Miyamoto, Quantum chemical molecular dynamics studies onthe chemical

mechanical polishing process of Cu surface, 2002 Intemational Conference on

Solid State Devices and Materials, 1 7-19 September 2002.

33. K. Kato, Micro-tribology, Intemational Symposium on Tribology of Microsystems,

Neuchatel, 1-3 June 2003. (Plenary)

34. S. Mori, Microtribochemistry of thin 別ms, TRIMIS 2003 Microtribology-Tribology of Microsystems, 3 June 2003

35. K. Yokota, S･ Seikyu, M･ Tagawa, N･ 0lmae, A quantitative study in symerglStic

e飽cts of atomic oxygen and ultraviolet regarding polymer erosion in LEO space

environment, the 9th Intemational Symposium on Materials in a Space, 16-20 June

2003.      '

36･ M･ Tagawa, K･ Yokota, H･ Kinoshita, N･ Ohmae, Use of quartz crystal microbalance

on the polymer degradation studies regarding atomic oxygen activities in low earth

orbit, the 9th lntemational Symposium on Materials in a Space, 16-20 June 2003･

37. S･ Mori, Spectroscopic Analyses of lubricating thin films boundary lubrication for transportation, Copper Mountain, 6 August 2003･

38. N. Isoda, K. Sasata, T Yokosuka, A･ Endou, M･ Kubo, A･ Imamura, A･ Miyamoto,

Tight-binding quantum chemical molecular dynamics simulation on chemical

mechanical polishing process of Cu surface, 2003 Intemational Conference on

Solid State Devices and Materials, 16-1 8 September, 2003

39. A･ Miyamoto, A･ Endou, M･ Kubo, P･ Selvam, Development of integrated

combinatorial computational chemistry and its application to materials design, The

8th IUMRS Intemational Conference on Advanced Materials, 8-1 3 October 2003.

(Invited)

chemistry methods for industry innovation, The 8th IUMRS Intemational

ConfTerence on Advanced Materials, 8-1 3 October 2003. (Invited)

41. A. Miyamoto, Development of novel methodology for combinatorial computational

chemistry, ¶le 8th IUMRS′Intemational Conference on Advanced Materials, 8-1 3 0ctober 2003. (Invited)

42. E. Sato, S. Masuda, M. Shichinohe, A. Sugawara, K. Ishikawa, N. Ybkouchi, C. Tdkahashi, K. Konno, T. Oyama, A. Endou, M. kubo, A. Miyamoto, Computational chemisby study on tribology characteristics of carbon materials, The 8th IUMRS Intemational ConfTerence on Advanced Materials, 8-1 3 October 2003.

43. Y. Toyoda, T. Oyama, D. Kamei, T. Miyatani, R. Miura:, A. Endou, M. Kubo, A. Miyamoto, Elucidation of tribological phenomena by computational chemistry, The 8th IUMRS Intemational ConfTerence on Advanced Materials, 8-1 3 October 2003. 44. K. Konno, C. Takahashi, N. Yokouchi, E. Sato, S. Masuda, K. Ishikawa, M.

Shichinohe, A. Sugawara, T. Oyama, A. Endou, M. Kubo, P. Selvam, A. Miyamoto,

The prediction of lubriCant's characteristics by uslng COmPuational chemistry, The

8thIUMRS Intemational ConfTerence on Advanced Materials, 811 3 October 2003.

45. N. Isoda, K_ Sasata, T. Yokosuka, A. Endou, M. Kubo, A. Imamura, A. Miyamoto,

ComputatiOnal chemical simulation study on chemical mechanical polishing

process of Cu surface, The 8th IUMRS Intemational ConfTerence on Advanced

Materials, 811 3 October 2003.

46. S. Mori, Relation between film structureand microtribological properties of mixed

∼

IB films, 227thACS National Meeting, 30 March 2004.

47. S. Mori, Film structure formed under shearing conditions, 2004 STLE Annual

Meeting, 17 May 2004.

48. N. Ohmae, Atomic oxygen effects on tribology of molybdenun disulfideand diamondlike carbon, 4th AIMETA Intemational Tribology ConfTerence, 14117

September 2004.

49. K. Kato, Nanotribology, 3rd ESFI Nanotribology Workshop, 1 8-22 September 2004.

(Plenary)

50, K. Kato, 刀le effect of gases on friction of ceramicsand hard coatings, Intemational Nanotribology Forum: Nano Sikkim II, 811 1 November 2004. (Plenary)

5 1. K. Kato, Wearmechanisms of micro-nano contacts, lSt lntemational ConfTerence on

Micro- and Nano-Technology, 9-1 1 March 2005. (Plenary)

52. K. Kato, Nitrogen lubrication of CNx coatlngS, The IntematiOnal Conference on

MetallurglCal Coatingsand Thin Films, To be presented on 216 May 2005.

(Keynote)

ー21-(3)出版物

I.植田裕介､高見誠一､久保百司､宮本明､界面ハンドブック2.5.8.10計算シミ

ュレーション(pp. 708-713)､エヌ･ティー･エス社､ 2001年9月･

2.久保百司､宮本明､21世紀の化学の潮流を探る17コンビナトリアルサイエンス

が拓く創造の世界 Ⅲ.1コンビナトリアル計算化学のための新手法の開発(pp.

53-58)､日本化学会､ 2002年9月.

3. K. Kato, Nanotribology, Chapter 4: Nanoscale Analysis of Wear Mechanisms, pp･ 45-54, Kluwer Academic Publishers, USA, December 2003･

4. R. Belosludov, S. Takami, M. Kubo, and A･ Miyamoto, Combinatorial Materials

synthesis, Combinatorial Computational Chemistry Approach in Design of New

C'atalysts and Functional Materials, pp･ 3631434, Marcel Dekker lnc･, August 2003･

5.遠藤明､久保百司､宮本明､ナノテクノロジー大事典3.20.ナノシミュレーショ

ン(pp. 382-389)､工業調査会､ 2003年12月･

6. N. Ohmae, J. M. Martin and S. Mori, Micro and Nanotribology, ASME Press, May

2005.

研究成果による工業所有権の出願･取得状況

1. 【名称】三次元形状計測装置､三次元形状計測方法､及び三次元形状走査ユニ

ット

【発明者】小宮虞志､青戸健一郎､大前伸夫､田川雅人

【権利者】光洋精工株式会社､大前伸夫

■

【種類】特許

【番号】特開2003-130780

【出願年月日】平成13年10月23日

【取得年月日】平成15年5月8日

2. 【名称】半導体製造装置

【発明者】大前伸夫､田川雅人

【権利者】財団法人新産業創造研究機構

【種類】特許

【番号】特開2004-79704

【出願年月日】平成14年8月14日

【取得年月日】平成16年3月11日

研究成果概要

近年､環境･エネルギー対策､宇宙機器､ダウンサイジング等様々な要請か

ら､微小領域の摩擦･潤滑(トライボロジー)に対する重要性が高まってきて

いる｡トライボロジーは､自動車の無段変速機､宇宙機器､エレクトロニクス､

マイクロマシンなど､分野を越えた多岐にわたる技術のカギを握るキーテクノ

ロジーである｡日本は早くからトライボロジーの重要性に気づいており､現時

点で多くの技術分野において欧米をリードしているが､欧米でも官民一体の巻

き返しをはかっており､半導体素子のように一度握った主導権を欧米に奪われ

る可能性は少なくない｡従来､このトライボロジーの研究は主に機械工学のア

プローチを用いて行われてきた｡しかしトライボロジー現象は､通常ごく微小

な面積となる接触面で生じる高圧下の潤滑剤の微視的な分子挙動に起因するも

のであり､従来の機械工学の範境を越えた原子･分子レベルのアプローチが必

要とされている｡また､せん断を受けた分子が関与する化学反応､すなわちト

ライボケミカル反応のように力学的要因と化学的要因とが密接に関係して初め

々生じる現象も存在する.従って､加速度的に重要となるトライボロジー現象

を明確に解明することのできるアプローチを創出するためには､従来機械工学

が扱ってきた対象を微視的な化学の視点から扱う｢ナノトライボロジー｣を強

力に推進することが必須となる｡

本研究では､ナノトライボロジー現象の解析やトライボ化学反応の解明が可

能な分子シミュレーション手法の開発を目的とした｡研究代表者らのこれまで

の基礎研究の成果として得られたナノトライボロジー現象の解明のための分子

動力学法に基づく分子シミュレーションプラットフォームTRIBOSIMを技術シ

ーズとして用い､通常の古典分子動力学法ではなし得ない高速･高精度な分子

シミュレーション手法の開発を行った｡高速･高精度な分子シミュレーション

の実現は､我々がこれまで長年の研究により開発した様々な独自の理論をトラ

イボロジー分子シミュレーションプラットフォームTRIBOSIM上に組み込むこ

とで実現した｡また､実験的な手法による成果との連携を行うことで高信頼性

計算手法としての確立を行うとともに､今後のナノトライボロジー研究の展開

を示すことに成功した｡その代表的成果の概要を以下に示す｡

l)トライボケミカル反応ダイナミクスを解明可能な量子分子動力学ナノトラ

イボロジーシミュレータTribo-Colorsの開発に成功した｡開発した手法は研究

代表者らが独自に考案したTight-Binding近似に基づくことで､圧倒的な高速

計算を実現した量子分子動力学手法に基づくものであり､従来の分子動力学

法では不可能であったせん断場における潤滑剤の分解･劣化･化学反応によ

る潤滑被膜の形成などの解明を可能とした｡この成果は､ナノトライボロジ

ー研究において重要なトライボケミカル反応ダイナミクスの理論検討を実現

可能な手法として他に類を見ない成果であり､今後の研究の方向性を示すこ

とに成功した｡

2)トライボケミカル反応ダイナミクスと同様に､機械的な摩擦と化学反応がそ

-23-の研磨特性に重要な影響を持つ化学機械研磨プロセスにおけるメカノケミカ

ル反応ダイナミクスを解明可能な量子分子動力学シミュレータColors-CMP

の開発に成功した｡開発した手法は研究代表者らが独自に考案した

Tight-Binding近似を用いることで､圧倒的な高速計算を実現した量子分子動

力学手法に基づくものであり､従来の分子動力学法では不可能であった化学

機械研磨プロセスにおける化学反応による研磨特性の違いなどの解明を可能

とした｡

3)実験的に示されてきた潤滑剤の液体構造を良好に再現し､潤滑剤のトライボ

ロジーの分子シミュレーションを行うために､初期配置の決定手法を確立し

た｡そのことにより､高精度なトライボロジーシミュレ⊥ションが実現され

ることを確認した｡具体的には､グランドカノニカルモンテカルロ法に基づ

き潤滑剤の初期配置を決定する手法を開発した｡本研究で用いたグランドカ

ノニカルモンテカルロ法は有限温度における対象系の液体状態を高速に求め

ることを可能とする手法であり､同手法を初期配置決定に用いることによっ

て､初期配置に依存しない高精度な結果を得ることに成功した｡

4)大規模複雑潤滑系の高速計算を実現するために､粗視化分子動力学法を開発

し､トライボロジー分子シミュレーションプラットフォームTRIBOSIMに組

み込んだ｡具体的には有機分子の粗視化を行うUnitedAtom法を開発すること

により､複雑な系の高速な検討を実現した｡また､開発した粗視化分子動力

学法をシクロ-キサン､ドデカンなどの粘性特性予測-と適用し､高い精度

で粘性係数を予測することに成功した｡       .

5)分子動力学法に基づきトラクション係数を定量的に予測する方法の開発を

行った｡具体的には､トラクション係数の定量的予測において分子シミュレ

ーションに用いる構造モデルの膜厚が重要であることを明らかにし､膜厚を

現実系に合わせるための新規方法論の開発に成功した｡さらに､高精度の定

量予測を実現するための分子動力学ポテンシャルの開発にも成功した｡

6)上記3)､ 4)において開発された研究成果を活用し､各種トラクションフルー

ド分子(シクロ-キサン､クロロシクロ-キサン､シクロオクタン､ジシク

ロへキシル､ジシクロオクチル)を鉄基板で挟み込み､現実系を摸した条件

での潤滑シミュレーションを行いトラクション特性の予測やトラクションフ

ルードの動力伝達メカニズムを検討した｡計算により得られたトラクション

係数は実験とほぼ同一の条件で非常に良い一致を示し､本研究で開発した手

法がトラクション特性予測に有効であることが示された｡また､トラクショ

ン特性において､トラクションフルード分子各々の拡散性の違いが大きく影

響していることを明らかにした｡

7)トラクション係数予測用ニューラルネットワークプログラムの開発に成功

した｡ニューラルネットワークは既知のトラクションフルード分子のトラク

ション係数及び分子の物性等を｢学習｣させることで､新規トラクションフ

ルード分子のトラクショ王係数の予測を可能とする手法である.代表的なト

ラクションフルード分子に対して｢学習｣を行い､ ｢学習｣に用いなかったト

ラクションフルード分子のトラクション係数を予測した結果､良好な予測結

果が得られ､トラクション係数予測手法としての開発手法の有効性が示され

た｡

8)動粘度の定量予測を可能とする動粘度シミュレータの開発に成功した｡開発

一,した動粘度シミュレータを用いて､常温において実鹸的に報告されている動

粘度を定量的に再現することに成功した｡さらには､動粘度の温度依存性に

ついてもその特性の再現に成功し､開発した動粘度シミュレータは高温･低

温の作動条件における動粘度予測手法として有効であることが確認された｡

9)モンテカルロ法によるフッ素系高分子シミュレーションソフトウェアの開

発に成功した｡固体表面上のPFPE分子の流動に関するモンテカルロ法シミ

ュレーションソフトウェアを開発し､ナノレベルPFPE膜がスクラッチを受

けた後の回復過程, pFPEが持つ水酸基の流動に及ぼす影響,固体表面で吸着

したときの分子形状(conformation)を明らかにした｡また､分子が官能基を有

する場合には､吸着性が高まることを明らかにした｡

10)フッ素系高分子(perfluoropolyether, PFPE)からなる液体が固体表面にはさま

れてせん断を受ける条件下における解析を行うためゐ分子動力学シミュレー

ションソフトウェアを開発した｡分子間でスリップすること､周期的密度分

布が生ずること､せん断を受けると粘度低下をひき起こすこと(shear血inning)

などを明らかにした｡また､分子が固体表面に吸着するシミュレーションを

行った結果､固体表面の活性サイトを中心に､分子が島状に吸着する過程の

解明に成功した｡

ll)カーボンナノチューブ薄膜やフラーレン薄膜､オニオンライクカーボンな

ど新炭素系材料の創製､およびナノ･マイクロトライボロジー研究を行った｡

カーボンナノチューブ薄膜のマイクロトライボロジー特性では､荷重と摩擦

力は比例し､摩擦力はチップの曲率半径や走査速度に依存しないなど

Amontons_Coulombの摩擦法則を満たしているが､凝着力が存在しないにもか

かわらず摩擦係数は1を超えるたい-ん高い値であることを見出した｡また

摩擦部を走査電子顕微鏡(SEM)によりin-S血測定することによってカーボン

ナノチューブ薄膜は摩擦時に全く摩耗しないことを明らかにした｡ ･さらに

AFMによる種々の基板上に生成したフラーレン薄膜のナノトライボロジー

-25-特性を調べた｡その結果､フラーレン薄膜と基板との相互作用が弱いと摩擦

係数が0.1程度と比較的大きな値を示すのに対して､相互作用が強いと摩擦係

数が0.05程度と低下することが明らかとなった｡

12)化学的に安定なセラミックスとフロンとのトライボ化学反応を例として､

反応生物の化学構造解析および反応の条件依存性を検討し､フロンによるセ

ラミックスのトライボロジー特性とトライボ化学反応の関係を明らかにした｡

反応機構を検討するに際して､摩擦新生面の化学活性に着目し､フロンのト

ライボ化学反応を解析した｡その結果､摩擦新生面に生成するダングリング

ボンドが反応に関与していることを明らかにした｡さらに､ダングリングボ

ンドの化学的性質は､セラミックスの化学結合すなわち`酸化物､窒化物ある

いは炭化物に強く依存することを明らかにした｡この成果を､磁気記録媒体

の-ツドーディスク界面(HDI)における分子状潤滑膜のトライボ化学分解に適

用し､分解反応に対する材料表面の影響を検討した｡その結果､極低荷重に

おいても潤滑油が分解し､反応はスライダーの化学的性質に強く依存するこ

とを明らかにした｡このほか､各種材料と潤滑成分とのトライボ化学反応を

解析するとともに､トライボロジー特性との関係を明らかにした｡

13)セラミックスとハードコーティングを主な材料とし､その表面のナノスケ

ールのテクスチャーおよび材料の組み合わせと雰囲気ガスが摩擦と摩耗に与

える影響を明らかにした｡特に､窒化炭素(cNx)が低摩擦と低摩耗のために優

れたコーティング材料であることを明らかにし､ Si3N4/CNxやcNxノCNxの組

み合わせにおける摩擦と摩耗が､窒素ガス雰囲気の中で非常に低い摩擦係数

(p<0.01)と摩耗率(ws< 1018mm3爪m)を可能とすることを明らかにした｡更に､

これらの材料の組み合わせは､空気中で摩擦面に窒素ガスを吹き付けるだけ

でも得られることを明らかにした｡これらの成果は､トライボロジーの歴史

上画期的なことであり､今後の活発な研究の展開を示すことに成功した｡

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