レーザ光を利用した近接場光記録用非接触マイクロマシンの作動性解析に関する研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650053
• Research Institution: Tottori University
• Principal Investigator: 福井 茂寿 鳥取大学, 工学部, 教授 (40273883)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松岡 広成 鳥取大学, 工学部, 講師 (10314569)
• Keywords: 分子気体力学 / ボルツマン方程式 / モンテカルロ直接シミュレーション(DSMC) / 熱ほふく流 / マイクロトライボロジー / 分子気体潤滑(MGL) / マイクロ理工学 / マイクロメカニズム

Research Abstract

マイクロな系に特有な熱流体現象の一つとして、境界壁の温度勾配の存在による"熱ほふく流(Thermal creep flow)"がある。我々は、すでにこの流れを利用した全く新しい非接触浮上メカニズム(TIL:Thermally Induced Levitation)を提案し、最も簡単な形状についてその基本特性を定量的に解明した。本研究では、これまでの研究成果を踏まえさらに現実的な形状を有するメカニズムの諸特性を明らかにするため、この新しい非接触浮上メカニズムで重要となる境界面の形状・適応係数の影響、動的特性(剛性および減衰能)の高精度な解析を行う。さらには、この非接触メカニズムが、将来の光記録方式として有望視されている「ニアーフィールド光記録」のための光プローブと記録媒体間を数十ナノメータの超微小すきまで保持するメカニズムとする場合の設計指針を抽出する。
本期間では、熱ほふく流を利用したナノメータ浮上メカニズム(TIL)の静的特性に及ぼす境界面の影響として、境界面が無限幅曲面あるいは回転対称面である場合の曲率の影響、気体分子の反射形態を表す適応係数αの影響を明確にした。凸境界面の曲率の増加により発生圧力が減少すること、適応係数αの減少すなわち鏡面反射の割合が増加することにより発生圧力が減少することを定量的に示した。なお、適応係数の影響の解析においては、特性解析に必要な2つの流量係数(熱ほふく流および圧力流れ)の値が、適応係数α=1すなわち拡散反射の場合を除き計算例が殆どないため、独自に高精度計算を行い流量係数データベースの構築を行った。任意の適応係数に対するこれらの流量係数は非常に汎用性が高いため、本メカニズム以外にも磁気ディスク装置用浮動ヘッドなどの類似の様々なメカニズムの基本特性解析に有用である。

Research Products

• [Publications] Fukui,S.,Yamane,K,and Matsuoka,H.: "Novel Laser-assisted Micro Levitation Mechanism for Magneto Optical Recording"Abstracts of 8^<th> Joint MMM-Intermag Conf.. 350 (2001)
• [Publications] 福井茂寿,山根清美,山住剛,若杉康博: "熱ほふく流を利用したナノメータ浮上メカニズム(TIL)の基本特性解析(分子気体潤滑(MGL)解析とDSMC法による特性比較)"日本トライボロジー学会トライボロジー会議東京予稿集. 9-10 (2000)