레이저 열처리로 데이터 저장

1960년에 처음 개발된 레이저는 최근 몇 년 동안 인기를 얻고 있습니다. 글로벌 레이저 기술 시장은 2032년까지 354억 달러로 성장할 것으로 예상됩니다. 이 성장은 통신, 국방, 과학, 보안, 데이터 저장 및 기타 분야에서 레이저에 대한 수요 증가에 의해 추동됩니다.레이저는 광학 증폭을 통해 빛을 발하는 장치로, 광범위하게 에칭에 사용됩니다. 레이저 에칭은 QR 코드, 바코드, 로고, 시리얼 번호와 같은 제품의 표면에 표시를 만드는 과정입니다. 이러한 표시에는 제품의 전체 수명 주기 동안 제품의 원산지, 안전성 및 내구성을 추적하는 데 필요한 중요한 정보가 포함됩니다. 또한 이 과정은 제품을 위한 아트워크를 생성하는 데 사용됩니다.레이저 에칭은 레이저 마킹의 더 큰 범주에 속합니다. 이는 레이저 어닐링, 즉 재료를 가열하는 과정과 레이저 그레이빙, 즉 재료를 기화시키는 과정도 포함합니다. 높은 유연성을 갖춘 레이저는 대부분의 금속을 에칭할 수 있습니다.那么, 이것은 어떻게 작동합니까?표시를 생성하기 위해 레이저 빔은 집중된 영역에 높은 에너지를 방출하여 재료의 표면을 녹입니다. 표면이 확장되고 냉각되면 원하는 표시가 형성됩니다. 다른 과정과 달리 표면의 색상이나 질감만 변경하는 것이 아니라, 레이저 에칭은 실제로 표면을 변경하여 더 거친 질감을 갖춘 Raised 또는 sunken 영역을 생성합니다.따라서 레이저의 도움으로 재료의 표면을 변경하여 다양한 영구적인 디자인과 패턴을 생성할 수 있습니다.에칭에 사용되는 다양한 유형의 레이저에는 파이버 레이저, CO2 레이저, 크리스탈 레이저, 다이오드 레이저 및 다이오드 펌프된固体 레이저가 있습니다.이 재료에 표시를 생성하는 방법은 속도와 광범위한 사용자 정의와 같은 이점을 제공합니다. 또한 이 방법은 비접촉식 방법으로 화학적 반응을 일으키지 않으며 기계적 응력을 생성하지 않으며 우수한 품질의 표시를 생성합니다. 레이저 에칭은 또한 분말 코팅과 같은 비 마모성 처리에도 견딜 수 있습니다.또한 레이저 에칭은 목재, 가죽, 플라스틱, 유리, 세라믹, 천연석, 반도체와 같은 다양한 재료에서 사용할 수 있습니다. 또한 알루미늄, 아노다이즈드 알루미늄, 납, 마그네슘, 스틸, 아연, 구리, 황동, 티타늄과 같은 거의 모든 금속에서도 사용할 수 있습니다. 기본적으로 거의 모든 유형의 재료에 레이저 에칭을 적용할 수 있습니다.그러나 레이저 에칭은 높은 초기 기계 비용과 같은 문제가 있습니다. 또한 표시가 모래 분사와 같은 마모성 환경에서 마모될 수 있습니다.이러한 문제에도 불구하고, 레이저 에칭의 이점은 단점을 능가하며, 대부분의 표시 응용 분야에서 권장됩니다. 레이저 에칭은 자동차, 전자, 포장, 국방 금속 가공, 보석, 미술, 의료 기기와 같은 많은 산업에서 유연성, 효율성 및 정밀도 때문에 널리 사용됩니다.레이저 에칭의 또 다른 흥미로운 응용 분야는 데이터 저장입니다. 10년 이상 전, 히타치는 석영 유리 슬래브에 레이저로 인코딩하여 정보를 수백만 년 동안 보존하는 방법에 대해 이야기했습니다. 그러나 이 기술은 데이터의 방대한 양을 관리하는 문제를 해결하지 못했습니다.몇 년 전, 사우스햄프턴 대학의 옵토일렉트로닉스 연구 센터의 교수인 피터 카잔스키는 레이저 에칭을 통해 작은 유리 디스크에 500테라바이트의 데이터를 저장했습니다.

폴리설파이드 표면의 저전력 레이저 수정

레이저 에칭의 방대한 이점을 고려하여, 연구자와 과학자들은 항상 기술을 개선하고 새로운 응용 분야를 찾고 있습니다. 최근, 플린더스 대학의 연구자들은 저렴하고 가볍게 반응하는 황 파생 폴리머를 발견했습니다.일반적으로 폴리머의 표면을 변경하려면 높은 전력의 레이저가 필요합니다. 높은 전력의 레이저를 사용하여 고급 전자 제품, 생물의학 제품, 데이터 저장 구성 요소와 같은 제품을 생산할 수 있습니다. 그러나 최신 발견으로 더 저렴하고 안전한 생산 방법을 볼 수 있습니다.연구 협력자이자 공동 저자인 린 리스보아 박사에 따르면:

“이 발견의 영향은 연구실을 넘어서며, 생물의학 기기, 전자, 정보 저장, 미세 유체학, 센서 및 전자와 같은 다양한 기능적 재료 응용 분야에서 사용될 수 있습니다.”

안게반트 케미 인터내셔널 에디션에서 발표된 연구는 폴리머 표면을 레이저 광으로 수정하는 것이 다양한 분야의 발전에 기여하는 것을 강조하며, 이러한 수정은 일반적으로 비싼 고전력 레이저가 필요하다는 것을 지적합니다.이러한 레이저는 특별한 도구와 시설이 필요하며, 레이저를 쉽게 수정할 수 있는 폴리머 시스템은 복잡하고 비용이 많이 듭니다.따라서 저렴하고 간단한 레이저 시스템을 사용할 수 있는 저전력 레이저에 반응하는 폴리머가 필요합니다.저전력 가시 및 비가시 적외선 레이저를 사용하여 수정할 수 있는 저렴한 황 공중합체의 발견은 이러한 요구를 해결합니다.

레이저 수정을 통한 지우기 가능한 정보 저장

이 연구는 레이저를 사용하여 폴리머의 표면을 수정하여 지우기 가능한 정보 저장을 가능하게 합니다.오스트레일리아 연구위원회, 플린더스 현미경 및 미세 분석, ANFF-SA, 마이크로스코피 오스트레일리아의 자금으로 지원된 이 연구는 더 지속 가능한 재료를 사용할 수 있는 방법을 제공할 수 있습니다.특히, 이 연구는 산업 부품인 황을 사용하여 폴리머를 만들었습니다. 또한 이 방법은 비싼 전문 장비의 필요성을 줄일 수 있습니다.그러나 높은 전력의 레이저는 유해한 복사선에 노출될 위험이 있습니다.이 발견은 플린더스 대학의 채커 연구소에서 2년 전에 발명된 폴리머를 분석하는 동안 이루어졌습니다.새로운 폴리머는 레이저 광이 표면에 닿는 즉시 수정되었습니다.이것은 다른 일반적인 폴리머에서 관찰되지 않은 “비정상적인 반응”이었습니다.플린더스 대학의 연구자이자 연구의 공동 저자인 크리스토퍼 깁슨 박사는 “우리는 즉시 이 현상이 여러 응용 분야에서 유용할 수 있다고 생각했습니다. 그래서 우리는 이 발견을 중심으로 연구 프로젝트를 구축했습니다.”플린더스 과학 및 공학 대학의 박사 과정 학생인 애비게일 만은 “미세 및 나노 스케일의 구조를 생성하기 위한 새로운 기술을 사용하여 황 기반 재료를 제작하여 연구실과 그 너머에서 다양한 실제 응용 분야에 영감을 줄 수 있기를 바랍니다”고 말했습니다.이 발견은 폴리머 표면에 정밀한 패턴을 생성하는 새로운 방법을 제공합니다.이러한 기능은 패턴화된 표면이 있는 생물의학 기기, 폴리머를 사용한 새로운 데이터 저장 방법 및 미세 유체학, 센서 및 전자와 같은 나노 스케일 장치의 제조를 위한 대안 접근 방식에 잠재적인 응용 분야를 가집니다.

결론

이 연구에서 우리는 저전력 가시 및 적외선 레이저 광을 사용하여 공중합체를 수정할 수 있음을 보았습니다.수정은 빠르며, 노출 시간은 매우 짧습니다. 이는 특히 프로토 타이핑과 제조 프로세스를 빠르게 수행해야 하는 산업에서 큰 이점이 될 수 있습니다.빔의 파장, 직경 및 전력을 제어함으로써 연구자들은 폴리머 표면에 Raised 된 점, 구멍, 구덩이, 채널 및 스파이크를 생성할 수 있습니다.이러한 다재다능함은 복잡한 패턴을 생성할 수 있으며, 이는 특정 응용 분야에서 기능을 개선할 수 있습니다.하지만 이것은 모든 것이 아닙니다. 단순히 샘플을 가열함으로써 연구자들은 폴리머 부피 수정을 지울 수 있습니다.이러한 기능은 복잡한 이미지의 직접 레이저 리소그래피와 지우기 가능한 정보 인코딩을 통해 팀에 의해 시연되었습니다.이 연구는 단순한 방법과 저렴한 재료 및 레이저 시스템을 제공하여 더 접근하기 쉬운 해결책을 제공할 수 있으며, 특히 暫時적인 수정이 필요한 암호화, 데이터 저장 및 기타 분야에서 유용할 수 있습니다.레이저가 현대 컴퓨터를 변革할 수 있는 방법에 대해 자세히 알아보세요.