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핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
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레이저의 용도는? | 레이저는 프레젠테이션 보조용으로부터 산업, 의료, 연구개발에 이르기까지 넓은 영역에서 여러가지 목적으로 널리 사용되는 광학기기이다. 레이저를 열원(heat source) 혹은 광원(light source)으로 사용하는지, 어떤 종류, 어느 정도 출력의 레이저를 사용하는지에 따라 응용처가 매우 다양하지만, 이번 테마에서는 레이저를 나노공학의 연구개발분야에 응용하는 예로서, 레이저를 이용한 금속산화물 나노물질 가공(processing)에 대하여 소개하고자 한다. | |
열원 및 광원으로서 레이저가 갖는 다른 기기들과 차별화 되는 특성 다섯가지는? | 본 주제에 대한 이해를 위해서는 우선 열원 및 광원으로서 레이저가 갖는 다른 기기들과 차별화 되는 특성들을 살펴볼 필요가 있다. 첫째, 레이저는 단파장의 빛을 방출한다. 물질별로 흡수하는 빛의 파장 영역 및 정도가 다르기 때문에, 적절한 파장의 레이저를 사용하면 물질 가공 시, 특정 물질에만 선택적으로 레이저가 흡수 또는 투과되도록 할 수 있다. 둘째, 레이저는 매우 빠른 열원이다. 레이저가 on 상태로 되어 물질이 레이저를 흡수하면 즉각적으로 온도가 올라가며 off 상태로 되면 즉각적으로 온도가 내려가게 된다. 이러한 특성은, 오븐이나 핫플레이트 등 일반적인 열원과는 매우 다른 특성이다. 셋째, 디지털화된 파라미터로 출력 조절이 가능하다. 일반적인 열원의 경우 온도가 설정 온도에 이르기 위해서는 04상온에서부터 설정 온도 사이의 온도를 연속적으로 거쳐야만 하지만, 레이저는 설정 출력에 즉각적으로 도달하기 때문에 적절한 공정 변수를 매우 빠르게 찾을 수 있다. 넷째, 레이저를 이용하면 기판의 열적 손상을 최소화할 수 있다. 적절한 파장을 선택하면 기판에는 열이 직접적으로 흡수되지 않게 하면서, 레이저를 흡수하는 물질은 매우 빠른 속도로 가열하고 빠른 속도로 식힐 수 있기 때문에 플라스틱 같은 열에 약한 기판에 증착된 물질 가공에도 효과적으로 적용 가능하다. 다섯째, 다양한 종류의 빛 방출 특성을 갖는 레이저가 존재한다. 스위치를 켜면 계속적으로 빛이 방출되는 연속발진레이저(continuous wave laser)가 있는 반면, 스위치를 켜면 일정 기간 동안 에너지를 모았다가 매우 짧은 시간 동안 한 번에 방출하는 펄스레이저(pulse laser)도 있다. 그림 1에 비유적으로 나타낸 바와 같이, 영화 속 아이언맨의 손바닥에서 방출되는 레이저는 연속발진 레이저의 예로 볼 수 있으며, 게임 속 캐릭터처럼 기를 모았다가 장풍을 쏘는 형태는 펄스레이저라고 생각하면 이해가 쉽게 될 것이다. | |
레이저 응용처에 따라 변하는 값은? | 레이저는 프레젠테이션 보조용으로부터 산업, 의료, 연구개발에 이르기까지 넓은 영역에서 여러가지 목적으로 널리 사용되는 광학기기이다. 레이저를 열원(heat source) 혹은 광원(light source)으로 사용하는지, 어떤 종류, 어느 정도 출력의 레이저를 사용하는지에 따라 응용처가 매우 다양하지만, 이번 테마에서는 레이저를 나노공학의 연구개발분야에 응용하는 예로서, 레이저를 이용한 금속산화물 나노물질 가공(processing)에 대하여 소개하고자 한다. 관련 수식이나 복잡한 이론들에 대한 논의는 배제하고, 실험적 결과를 중심으로 소개함으로써 다소 생소한 주제에 대하여 독자들이 보다 쉽게 이해하고 접근하는 것을 목적으로 내용을 전개하고자 한다. |
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