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トライボロジーにおける和周波発生分光分析

机译：摩擦学中的总和频率产生光谱

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近年，機械システムの摩擦抵抗低減を目的に，潤滑油の粘度を下げる傾向がある．しかしながら，潤滑油の単純な低粘度化は，混合·境界潤滑領域から流体潤滑への遷移を妨げ，低速·高面圧下でのしゅう動特性を悪化させてしまう可能性がある．混合·境界潤滑領域における潤滑性向上には，摩擦調整剤が添加剤として用いられるが，中でも無灰系油性剤は新たに環境対策の面からもその活用が見直されようとしている．代表的な無灰系油性剤には，オレイン酸やステアリン酸が挙げられる．これら油性剤は1920年代から今日に至るまで摩擦低減メカニズムの研究が行われている．静的場においては，LEED(Low Energy Electron Diffraction：低速電子線回折)を用いた解析から吸着膜の表面構造に関する報告がされており)，AFM(Atomic Force Microscopy：原子間力顕微鏡)測定から膜の形状や物性情報などが明らかになりつつある．しかしながら，潤滑は動的現象であり，分子吸着膜がどのような振舞で摩擦を低減しているかについては，しゅう動状態という動的場のその場観察が必須となる．動的場における報告としては，超薄膜干渉やSPR(Surface Plasmon Resonance：表面プラズモン共鳴)測定による膜厚測定から，潤滑膜の成長過程などが明らかに報告されている．しかしながら，潤滑下において分子吸着膜がどのような振舞で摩擦を低減しているかは未だ不明な点が多い．その理由として，分子吸着膜は単分子(あるいは数分子)程度の厚さであるために，十分な測定感度を有する化学的な分析手法が限られてしまうからである．これに加え実際のしゅう動状態を測定するためには，大気中かつ液中の測定が求められる．それらを満たす分析手法としては，中性子反射率法などの放射光を用いた測定，SERS(surface Enhanced Raman scattering：表面増強ラマン散乱)やSEIRA(Surface Enhanced Infrared Absorption：表面増強赤外吸収)などの表面プラズモンを応用した測定，SHG(Second Harmonic Generation：第二次高調波発生)やSFG(Sum Frequency Generation：和周波発生)などの二次の非線形光学効果を利用した測定などが挙げられる．筆者らはその中でも，界面における分子振動情報の取得と分子配向状態の解析が可能な和周波発生分光のトライボロジーへの応用を試みている．本解説ではSFG分光分析について，簡単な原理とトライボロジーに関連する最近の研究動向を紹介する．
机译：近年来，出于降低机械系统的摩擦阻力的目的，存在降低润滑油的粘度的趋势。但是，简单地降低润滑油的粘度可能会阻碍从混合/边界润滑区域到流体润滑的过渡，并且可能降低低速/高表面压力下的滑动特性。摩擦改进剂被用作添加剂，以改善混合/边界润滑区域的润滑性，其中，无灰油基剂正被考虑用于环保措施。典型的无灰油基试剂包括油酸和硬脂酸。从1920年代至今，已经对这些油基剂的降低摩擦的机理进行了研究。在静电场中，已经通过使用LEED（低能电子衍射）的分析以及通过对膜的AFM（原子力显微镜）测量来报告吸附膜的表面结构。正在澄清其形状和物理性质信息。但是，润滑是一种动态现象，对于分子吸附膜如何减少摩擦，原位观察称为滑动状态的动态场是必不可少的。作为动态场的报告，通过超薄膜干涉和SPR（表面等离子体共振）测量的膜厚测量清楚地报告了润滑膜的生长过程。但是，分子吸附膜如何减少润滑下的摩擦仍然是未知的。原因是分子吸附膜的厚度约为单个分子（或几个分子），因此具有足够的测量灵敏度的化学分析方法受到限制。除此之外，还需要在空气和液体中进行测量以测量实际的滑动状态。作为满足这些要求的分析方法，可使用中子反射法等同步辐射，表面SERS（表面增强拉曼散射）和SEIRA（表面增强红外吸收）等表面测量示例包括使用等离激元的测量和使用诸如SHG（二次谐波产生）和SFG（总频率产生）之类的二阶非线性光学效应的测量。其中，作者正在尝试将总频率产生光谱学应用于摩擦学，以获取界面处的分子振动信息并分析分子取向状态。在这篇评论中，我们将介绍有关SFG光谱的简单原理和摩擦学的最新研究趋势。

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