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最前沿、新一代研究开发资助项目研究课题

基于微细图案的功能性纳米润滑膜设计

研究背景

引自内阁府主页

网络的普及，使我们每一个人能够在任何时间、任何地方自由自在地分享信息。而维持这样一个高度信息化的社会，除了需要有计算机、服务器、数字家电之外，如何在网络中存储大量的信息也变得至关重要。计算机硬盘 (hard disk drive: HDD)作为一种价格低廉但能大容量存储信息的装置，目前乃至今后都将发挥重要作用。此外，随着数字电视和3D电影、游戏的普及，电子信息正在迅速增加，据估算到2025年，由信息设备消耗的电能将达到日本国内总发电量的20%（如上图所示）。因此，要维持 高度信息化社会的可持续发展，新一代节能型HDD的开发刻不容缓。

HDD由高速旋转的记录数据的磁盘和浮在磁盘上读取信息的磁头构成。为驱动磁盘的高速旋转，需要消耗一定的电量。因此，通过提高记录密度(即单位面积的记录容量)来增加磁盘的记录容量，可以减少单位记录容量所消耗的电量。

要提高记录密度，必须减小磁头和磁盘间的间隙。比如，将间隙从现在的4nm减小到1nm的话，记录密度将提高30倍，而消耗电量仅为原来的1/30(如下图所示)。但是1nm的微小间隙和保护磁盘表面的液体润滑膜厚度基本相同，这就需要在新一代HDD中进行技术革新，即将目前普遍采用的通过浮在空气膜上记录的方式，转换为经由纳米液体润滑膜的记录方式。由于必须避免磁头和磁盘间的固体接触，同时要保证1nm的间隙中，磁盘以100km/h的速度精确而稳定的相对运动，所以纳米厚度的单分子层液体膜为媒介的润滑技术将成为实现下一代HDD的关键所在。遗憾的是，目前没有这样的润滑技术。

研究目标

利用部分透明的光掩膜（photomask）通过紫外线对磁盘表面的单分子层润滑膜（全氟聚醚，Perfluoropolyethers, PFPE）进行选择性照射，将润滑剂分子的运动和构造控制在100nm尺度的照射、非照射领域中，从而创造出理想的功能性润滑表面，以实现新一代节能型HDD的成功研制。

研究特色

本研究的创新性在于通过选择性紫外线照射，将润滑膜分割成众多具有不同功能特性的极微小领域，进而创造出超越材料本身固有属性的新型材料。此外，利用本研究室在国际上首次发现的由紫外线照射可在液体润滑膜上产生不同凹凸图案(如图所示)的现象，以期突破性地改善润滑特性。

预期达到的效果和应用领域

通过建立创新性的纳米薄膜润滑技术，促进新一代节能型HDD的开发和实用化，为信息社会的可持续发展做出重大贡献。此外，一旦扩大日本在国际HDD市场的占有率，还可带来巨大的经济效益。同时，也能带动诸如与汽车相关的极限润滑、微机械等薄膜润滑应用领域的技术发展。

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