'이보다 더 가늘 수 없다!' 전세계적으로 가장 가늘고 집적도가 높은 나노선 배열이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 과학기술부에 따르면, 포항공대 기능성분자계 연구단 김광수 교수 연구팀이 과학기술부의 창의적연구 진흥사업지원으로 유기 나노튜브(nanotube)를 이용한 방법으로 초고집적 은(銀) 나노선 배열 합성에 성공했다. 연구팀이 합성에 성공한 나노선은 2000년 미국에서 개발된 세계 최고 수준의 나노선 배열보다 집적도가 200배 이상 높은 것으로 알려졌다. 연구 결과는 9월6일 혁신적인 연구결과만을 속보로 싣는 '사이언스 익스프레스'에 소개됐으며, 세계적인 과학지 미국 사이언스지 10월12일자 표지 논문으로 실릴 예정이다. 국내 연구팀이 초미세 나노선배열 합성에 성공했다는 소식을 들은 사이언스지는 까다로운 보충 심사를 통해 사실임이 입증되자 이례적으로 속보를 통해 개발 소식을 알린 것으로 전해졌다. 연구팀은 컴퓨터 분자모델링 방법을 통해 기능성 유기 나노튜브를 설계한 후 질산은 용액을 환원시키는 간단한 방법으로 안정적인 나노선 배열이 합성될 수 있다는 점에 착안, 2년여의 연구 끝에 세계에서 가장 작고 집적도가 높은 나노선 배열을 개발하는데 성공했다. 나노선 단면은 직경 0.4나노미터(0.1나노미터=1억분의 1cm)로 나노과학의 기본단위인 1나노미터보다 훨씬 작으며, 2개의 은 원자로 이루어져 있는 나노선들은 3차원 배열을 이루고 있다. 나노선들 사이의 거리는 1.7나노미터에 불과하다. 지금까지 보고된 가장 가는 나노선의 직경은 일본에서 관측된 약 1나노미터였으나, 초고진공에서 가는 나노선을 잡아 늘여 끊어지기 직전 단지 수 초 이내의 짧은 순간에만 나타났을 뿐이고 길이도 짧아 나노소자로서의 실용성은 없었던 것으로 알려졌다. 포항공대 연구팀이 1나노미터 이하를 기록함으로써 나노선 소형화 및 고집적화 경쟁에 마침표를 찍은 셈이다. 연구팀이 개발한 나노선은 합성과정이 매우 간단하고 상온·상압 및 수용액에서 안정적이며, 나노선을 둘러싼 유기 나노튜브가 절연체 역할까지 하기 때문에 나노 회로의 연결 소자로서 실용성이 매우 높다. 또 기존의 나노소자들이 10나노미터 이상의 크기여서 양자현상을 실질적으로 보여주지 못한 단점이 있었으나, 김광수 교수팀의 1나노미터 이하의 나노선 합성 성공으로 양자현상을 극명하게 볼 수 있게 됐다. 이에 따라 새로운 물리적 현상을 응용하는 소자의 등장이 가능할 것으로 보인다. 특히, 일직선으로 배열된 나노선 단결정 구조들이 다시 균일하게 초격자를 이룸으로써, 원인이 밝혀지지 않은 다양한 1차원 공간의 양자현상 연구 및 미세회로를 이용한 초고성능 초소형 컴퓨터, 양자컴퓨터 등 다양한 양자전자소자 개발에 유용하게 이용될 것으로 기대된다. 그래프,도표:<유기 나노튜브 주형을 통해 합성된 나노선 배열 (배열의 단면을 위에서 본 모습)><유기 나노튜브에 둘러싸인 은 나노선 구조 (한 가닥의 나노선을 떼어낸 모습)><나노선 배열의 전자현미경 사진> <Chemcial Daily News 2001/09/11> |
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