나노과학 - 권민애

분자자기조립
권 민 애

2004년, 어떤 기술이 뜰까
수소
유비쿼터스
로봇
바이오장기
분자자기조립 ‘매스게임’
-新물질의 창조
-위험하면서 매력적인 기술
자기조합(self-assembly)

원자세계를 조작하는 손 -원자현미경

현미경의 역사
(1)1세대- 광학현미경 (1950)
-식물,동물세포관찰
(2)2세대-전자현미경(1933)
-전자의 발견
(3)3세대-SPM:주사탐침현미경or
원자현미경 (1982)
-원자하나하나 관찰
-부도체에서 관찰하지 못 하는 제약
(STM)

주사탐침현미경(SPM)
시료의 원자와 탐침의 원자사이의 힘을 이용한다면? : 또다른 SPM의 개발(1987)

원자력간현미경(AFM)
-잘 휘는 물체에 탐침을 부착-> 원자간의 힘에 의해 휜 정도로 시료의 윤곽파악
-부드러운 물체 사용가능(세라믹,세포 등등)
-현재 보편적 사용

전자현미경 & SPM
놀라운 해상도뿐? ? NO~!!!!
2차원 영상 & 3차원영상
진공에서만 & 진공과 대기모두 가능
시료의 손상여부
SPM은 초소형 로봇
-탐침으로 시료표면의 원자를 들어올리거나 위치이동
-특정한 구조나 모양을 만들 수 있다.

나노디바이스의 제작 -SPM의 중요한 역할

1. 나노세계를 들여다보는 새로운 도구
이미징을 위해 사용되는SPM
- STM,AFM
SPM의 극저공비행
-탐침이 시료표면과의 물리적인 접촉을 하기전에 표면거리조정

2. 나노구조조작하는 도구
STM: 순간적 전압으로 강력한 전기장을 이용하여 원자를 한번에 움직임

AFM: 탐침과 시료사이의 물리적 상호작용

자르고, 끊고, 옮기는 등 나노재료 조작도구로 이용

SPM탐침의 개량
AFM탐침 끝의 열전쌍: 온도계역할
열적안정성 조사
탄소나노튜브의 기여
-도체,반도체 둘 다 가능한 전기적 성질
-강한 공유결합으로 강도가 큼
-외부에 힘에 대해 탄성

탄소나노튜브적용
AFM탐침의 기능향상
-쉽게 부러지거나 닮지 않는다.
-분해능이 향상
-탄소나노튜브 끝의 화학적변형으로 인해 윤곽구조와 더불어 국소적인 표면의 구조측정가능, 더불어 조작을 기대~!!

나노집게(nanotweezer)
2개의 나노탐침을 이용한 새로운 SPM
<정전기유도를 이용>
-각각의 나노튜브가 양,음 전하로 유도
-전압에 비례에 서로 가까워짐
-즉, 전압으로 나노집게 동작조종

결론
SPM은 나노세계와 우리를 이어주는 도구
지금 세계는 나노디바이스개발에 치열한 경쟁
아직은 나노과학은 걸음마 단계
-미래를 이끌 학생이 어쩌면 지금의 과학자보다 큰 발견을 할수도..아인슈타인의 20대초처럼..^^

<Reference> 네이버, 과학동아특집기사