原子間力顕微鏡によるソフトマテリアルの弾性率定量評価法の開発

摘要

本稿ではAFMによる弾性計測手法として用いられてきたHertz理論，DMT理論が凝着の強いソフトマテリアルでは破綻すること，その代替としてJKR理論がMPaからGPa程度の弾性率をもつ試料に対して適用可能であることを示してきた.ISO標準化は単独のフォースカーブ測定に対する解析法としてドキュメントを用意しつつあるが，フォースカーブをマッピングするナノ触診AFM技術はより豊富な情報を与えるツールとして使えることも示した.%The current status of quantitative elastic modulus evaluation of soft-materials, which is based on atomic force microscopy, is described together with planned ISO standardization activity. Force-displacement curves on the surfaces of soft-materials are measured in this procedure. The emphasis will be placed on how Hertz or Derjaguin-Muller-Toporov (DMT) contact mechanics fails to fit the experimental curves and alternatively how Johnson-Kendall-Roberts (JKR) model can solve the problem. To obtain a two-dimensional map of elastic modulus based on the above-mentioned analysis, so-called force-volume technique is employed. Several examples will be shown including vulcanized isoprene rubber and high-density polyethylene.