고출력 레이저는 고분자 표면을 수정하여 첨단 바이오 의료 제품, 전자 장치 및 데이터 저장 부품을 만드는 데 자주 사용됩니다.
이제 Flinders University의 연구원들은 저전력 가시광선 레이저에 반응하는 빛 반응성의 저렴한 황 유래 폴리머를 발견했습니다. 이것은 나노, 화학 과학 및 생물학적 응용 분야의 패터닝 표면에서 보다 저렴하고 안전한 생산 방법을 약속합니다.
이 소설 시스템에 대한 자세한 내용은 Angewandte Chemie International Edition에 막 게재되었는데, 유명한 “모나리자” 그림의 레이저 식각 버전과 핀 헤드보다 더 작은 초소형 점자 인쇄가 특징입니다.
“이것은 더 지속 가능한 재료를 사용하는 동시에 위험한 방사선 위험이 있는 고출력 레이저를 포함하여 값비싼 특수 장비의 필요성을 줄이는 방법이 될 수 있습니다. 예를 들어, 주요 중합체는 산업 부산물인 저가의 원소 황과 사이클로펜타디엔 또는 디사이클로펜타디엔으로 만들어집니다.”라고 플린더스 대학의 화학 교수인 매튜 플린더스 저스틴 찰커는 말합니다.
“우리의 연구는 눈에 띄는 파장 (532, 638 및 786 nm)과 파워를 가진 레이저 세트를 사용하여 특수 중합체에서 제어된 팽윤 또는 절제를 통한 에칭을 포함하여 다양한 표면 변화를 보여주었습니다. 이러한 광 감응성 중합체 시스템의 용이한 합성 및 레이저 변형은 직접 쓰기 레이저 리소그래피 및 지울 수 있는 정보 저장과 같은 응용 분야에서 이용되었습니다.”라고 Flinders University for NanoScale Science and Engineering 연구소의 Chalker 박사는 말합니다.
레이저 빛이 표면에 닿자마자 폴리머가 부풀어 오르거나 핏을 잡아 라인, 구멍, 스파이크 및 채널을 즉시 패션합니다.
이 발견은 플린더스 대학의 연구원이자 공동저자인 크리스토퍼 깁슨 박사가 박사과정 후보자인 사무엘 통킨(Samuel Tonkin)과 찰커(Chalker) 교수에 의해 2022년 초커 연구실에서 처음 발명된 폴리머의 일상적인 분석으로 생각되는 동안 이루어졌습니다.
깁슨 박사는 “이 새로운 중합체는 저전력 레이저에 의해 즉시 변형되었습니다. 저는 다른 일반적인 중합체에서 이전에 관찰된 적이 없는 특이한 반응입니다. 우리는 이 현상이 많은 응용 분야에서 유용할 수 있다는 것을 즉시 발표했고, 그래서 우리는 이 발견에 대한 연구 프로젝트를 [구축]했습니다.”
또 다른 플린더스 이공계 대학 박사 후보자 아비가일 맨은 프로젝트의 다음 단계를 이끌었고 저널 논문의 첫 번째 저자입니다.
“이러한 노력의 결과는 고분자 표면에 정확한 패턴을 만들어내는 새로운 기술입니다,” 라고 그녀가 말했습니다. “황을 기반으로 한 물질에 새로운 미세 가공 기술을 개발하고 도입하는 것은 흥미롭습니다. 우리는 우리의 실험실과 그 너머에 다양한 실제 적용에 영감을 주기를 희망합니다.”
잠재적인 응용 분야에는 폴리머에 데이터를 저장하는 새로운 접근 방식, 생체 의학 응용을 위한 새로운 패턴 표면, 전자, 센서 및 미세 유체를 위한 마이크로 및 나노 스케일 장치를 만드는 새로운 방법이 포함됩니다.
린 리스보아(Lynn Lisboa) 박사와 새뮤얼 통킨(Samuel Tonkin) 박사의 연구 지원을 받아 플린더스(Flinders) 팀은 레이저가 폴리머를 어떻게 변형시키는지, 변형의 종류와 크기를 제어하는 방법에 대한 자세한 분석을 수행했습니다.
리스보아 박사는 “이번 발견의 영향은 생체 의학 장치, 전자 장치, 정보 저장 장치, 미세 유체 및 기타 많은 기능성 물질 응용 분야에서 잠재적으로 사용될 수 있는 등 실험실을 훨씬 넘어 확장됩니다.
호주 국립 제작 시설(ANFF)의 플린더스 분광학자 제이슨 개스쿡 박사도 이 프로젝트에 참여했습니다.