글
나노
나노는 국제 단위계에서 십억분의 1을 나타내는 접두어이다. 난쟁이를 뜻하는 그리스어 νᾶνος에서 왔다.
1나노미터는 십억분의 1미터를 나타내게 된다.
다른 접두어들의 예
10^12 테라 (tera) T 조 1 000 000 000 000
10^9 기가 (giga) G 십억 1 000 000 000
10^6 메가 (mega) M 백만 1 000 000
10^3 킬로 (kilo) k 천 1 000
10^2 헥토 (hecto) h 백 100
10^1 데카 (deca) da 십 10
10^0 (없음) (없음) 일 1
10^−1 데시 (deci) d 십분의 일 0.1
10^−2 센티 (centi) c 백분의 일 0.01
10^−3 밀리 (milli) m 천분의 일 0.001
10^−6 마이크로 (micro) µ 백만분의 일 0.000 001
10^−9 나노 (nano) n 십억분의 일 0.000 000 001
10^−12 피코 (pico) p 일조분의 일 0.000 000 000 001
10^−15 펨토 (femto) f 천조분의 일 0.000 000 000 000 001
참고 : 위키백과 http://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%82%98%EB%85%B8
나노 입자의 표면적 효과
귤이나 오렌지를 먹다 보면 같은 양을 먹어도 귤과 오렌지에서 나오는 껍질의 양이 다르다. 대부분 오렌지보다 귤 껍질이 더 많이 나오게 되는데, 이것은 입자의 크기가 작아질수록 표면적이 넓어지기 때문이다.
입자의 크기가 나노미터 수준이 되면 표면적/부피의 비율이 눈에 보이는 물체의 백만배에서 십억배까지 커진다. 이렇게 넓어진 표면적은 새로운 현상을 나타나게 한다. 예를 들어, 최근 각광을 받고 있는 은 나노 세탁기의 경우 세탁기에서 은 나노 입자가 방출되도록 한 것이다. 은이 커다란 덩어리일 때는 은의 양에 비해서 표면적이 작으므로 살균효과가 크지 않지만 은 입자를 나노미터 크기로 만들게 되면 표면적이 십억배까지 커지게 되므로 세균과 접촉면적이 커져서 살균효과가 극대화 되는 것이다.
참고 : http://cnmt.kist.re.kr/main/pr/newsletter/save/61/sub22-2.html
나노 기술
나노 기술이란 나노미터 크기의 작은 입자들을 조작하여 원하는 장치를 만들어 내는 기술이다. 나노 기술은 크게 두 가지로 나누어지는데, 큰 것을 깎아서 만들어 내는 전통적인 방식이 있고 작은 것을 조립해서 만드는 자기조립 방식이 있다. 나노 기술은 전통적인 기술과 달리 아주 작은 입자들을 다뤄야 하므로 사용하는 도구 역시 정밀함이 요구된다. 따라서 아주 작은 것을 들여다 볼 수 있는 전자 현미경이나 원자력 현미경이 사용되고, 분자와 원자를 하나하나 조작할 수 있는 도구를 이용하게 된다.
나노 기술의 예는 반도체 제작 기술, 나노 튜브를 이용한 다양한 응용, 나노 입자를 이용한 화장품들, 약품의 정밀 투여, 세탁이 필요 없는 옷 등등이 있으며 이 외에도 다양한 응용 분야가 있다.
나노 기술과 단결정
처음으로 반도체 트랜지스터가 만들어진 이후, 더 작은 영역 안에 더 많은 소자를 집어 넣는 것이 컴퓨터의 성능을 향상시키는데 중요한 과제가 되었다. 30년 전에는 소자를 만들 때 마이크로미터 수준의 정밀도만으로 가능했으나 현재는 나노미터 수준의 정밀도를 갖고 측정해야만 더 빠른 컴퓨터를 만들 수 있다.
반도체를 만드는 과정은 다음과 같다. 우선 규소 단결정을 성장시킨다. 그리고 규소 단결정을 얇게 잘라내서 웨이퍼를 만든다. 웨이퍼에 회로도가 그려진 마스크를 올려놓고 강한 빛을 쬐어서 웨이퍼에 회로를 새긴다. 이때 회로의 폭이 수십 나노미터정도 된다. 새겨진 회로에 금속을 입히고 필요 없는 부분을 산성 용액으로 벗겨낸다. 이렇게 만들어진 반도체 회로를 다시 플라스틱 칩 위에 올려놓고 외부와 연결할 수 있는 다리를 연결하면 우리가 보는 반도체 칩이 완성된다. 여기서 나노 기술이 사용되는 곳은 규소 단결정을 성장시킨 후 얼마나 균일하게 만들어졌는지 확인하는 과정(전자현미경, 원자력현미경 등 사용), 회로를 정밀하게 새겨 넣는 과정(레이저, 전자선으로 회로를 새겨 넣을 때의 움직임), 회로를 설계하는 과정 등에서 사용된다.
나노 세계에서 정밀한 측정이 중요한 이유는, 회로가 커서 마이크로미터 수준에서는 그냥 작은 균열이었던 결정의 흠집들이 나노미터 수준에서는 절벽에 가까운 커다란 흠집이 되기 때문이다. 그리고 회로가 작아지면서 커다란 회로에서는 나타나지 않던 새로운 현상들이 나타나게 되는데, 이러한 현상은 반도체 회로를 더 좋게 만들기도 하고 더 나쁘게 만들기도 한다. 이러한 현상의 원인을 규명하고 더 좋은 반도체를 만들기 위해 나노 기술의 발전이 더욱 요구된다. 따라서 나노 기술과 단결정 성장은 서로 도와가면서 발전해 나가는 분야이다.
반도체 제작에 관한 자세한 참고 : 하이닉스 체험관 동영상
http://www.hynix.co.kr/ko/pr_room/pr_movie_frame.jsp?movie_file=semi_fac
http://blog.theple.com/jnmoon98/folder/8.html?uid=25
나노 기술의 미래
나노 기술은 여기서 한층 더 나아가 우리가 사용할 기계와 회로가 저절로 성장하도록 하는 자기조립(Self assembly) 기술을 발전시키고 있다. 생명체에 들어있는 단백질은 만들어진 후 저절로 꼬이면서 제대로 된 기능을 발현시키게 된다. 이 과정을 규명하여 우리가 만드는 반도체 회로나 기계들이 저절로 조립된다면 어떨까? 자기조립 과정은 너무 작은 세계를 우리가 직접 다루는 것이 힘들기 때문에 대량 생산을 위해서는 반드시 필요한 과정의 하나이다. 나노 기술을 이용하면 아주 작은 기계를 제작할 수도 있으므로 혈관을 타고 흘러가면서 암 세포만 공격하는 기계처럼 유용한 장치를 만들 수 있을 것이다.
나노는 국제 단위계에서 십억분의 1을 나타내는 접두어이다. 난쟁이를 뜻하는 그리스어 νᾶνος에서 왔다.
1나노미터는 십억분의 1미터를 나타내게 된다.
다른 접두어들의 예
10^12 테라 (tera) T 조 1 000 000 000 000
10^9 기가 (giga) G 십억 1 000 000 000
10^6 메가 (mega) M 백만 1 000 000
10^3 킬로 (kilo) k 천 1 000
10^2 헥토 (hecto) h 백 100
10^1 데카 (deca) da 십 10
10^0 (없음) (없음) 일 1
10^−1 데시 (deci) d 십분의 일 0.1
10^−2 센티 (centi) c 백분의 일 0.01
10^−3 밀리 (milli) m 천분의 일 0.001
10^−6 마이크로 (micro) µ 백만분의 일 0.000 001
10^−9 나노 (nano) n 십억분의 일 0.000 000 001
10^−12 피코 (pico) p 일조분의 일 0.000 000 000 001
10^−15 펨토 (femto) f 천조분의 일 0.000 000 000 000 001
참고 : 위키백과 http://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%82%98%EB%85%B8
나노 입자의 표면적 효과
귤이나 오렌지를 먹다 보면 같은 양을 먹어도 귤과 오렌지에서 나오는 껍질의 양이 다르다. 대부분 오렌지보다 귤 껍질이 더 많이 나오게 되는데, 이것은 입자의 크기가 작아질수록 표면적이 넓어지기 때문이다.
입자의 크기가 나노미터 수준이 되면 표면적/부피의 비율이 눈에 보이는 물체의 백만배에서 십억배까지 커진다. 이렇게 넓어진 표면적은 새로운 현상을 나타나게 한다. 예를 들어, 최근 각광을 받고 있는 은 나노 세탁기의 경우 세탁기에서 은 나노 입자가 방출되도록 한 것이다. 은이 커다란 덩어리일 때는 은의 양에 비해서 표면적이 작으므로 살균효과가 크지 않지만 은 입자를 나노미터 크기로 만들게 되면 표면적이 십억배까지 커지게 되므로 세균과 접촉면적이 커져서 살균효과가 극대화 되는 것이다.
참고 : http://cnmt.kist.re.kr/main/pr/newsletter/save/61/sub22-2.html
나노 기술
나노 기술이란 나노미터 크기의 작은 입자들을 조작하여 원하는 장치를 만들어 내는 기술이다. 나노 기술은 크게 두 가지로 나누어지는데, 큰 것을 깎아서 만들어 내는 전통적인 방식이 있고 작은 것을 조립해서 만드는 자기조립 방식이 있다. 나노 기술은 전통적인 기술과 달리 아주 작은 입자들을 다뤄야 하므로 사용하는 도구 역시 정밀함이 요구된다. 따라서 아주 작은 것을 들여다 볼 수 있는 전자 현미경이나 원자력 현미경이 사용되고, 분자와 원자를 하나하나 조작할 수 있는 도구를 이용하게 된다.
나노 기술의 예는 반도체 제작 기술, 나노 튜브를 이용한 다양한 응용, 나노 입자를 이용한 화장품들, 약품의 정밀 투여, 세탁이 필요 없는 옷 등등이 있으며 이 외에도 다양한 응용 분야가 있다.
나노 기술과 단결정
처음으로 반도체 트랜지스터가 만들어진 이후, 더 작은 영역 안에 더 많은 소자를 집어 넣는 것이 컴퓨터의 성능을 향상시키는데 중요한 과제가 되었다. 30년 전에는 소자를 만들 때 마이크로미터 수준의 정밀도만으로 가능했으나 현재는 나노미터 수준의 정밀도를 갖고 측정해야만 더 빠른 컴퓨터를 만들 수 있다.
반도체를 만드는 과정은 다음과 같다. 우선 규소 단결정을 성장시킨다. 그리고 규소 단결정을 얇게 잘라내서 웨이퍼를 만든다. 웨이퍼에 회로도가 그려진 마스크를 올려놓고 강한 빛을 쬐어서 웨이퍼에 회로를 새긴다. 이때 회로의 폭이 수십 나노미터정도 된다. 새겨진 회로에 금속을 입히고 필요 없는 부분을 산성 용액으로 벗겨낸다. 이렇게 만들어진 반도체 회로를 다시 플라스틱 칩 위에 올려놓고 외부와 연결할 수 있는 다리를 연결하면 우리가 보는 반도체 칩이 완성된다. 여기서 나노 기술이 사용되는 곳은 규소 단결정을 성장시킨 후 얼마나 균일하게 만들어졌는지 확인하는 과정(전자현미경, 원자력현미경 등 사용), 회로를 정밀하게 새겨 넣는 과정(레이저, 전자선으로 회로를 새겨 넣을 때의 움직임), 회로를 설계하는 과정 등에서 사용된다.
나노 세계에서 정밀한 측정이 중요한 이유는, 회로가 커서 마이크로미터 수준에서는 그냥 작은 균열이었던 결정의 흠집들이 나노미터 수준에서는 절벽에 가까운 커다란 흠집이 되기 때문이다. 그리고 회로가 작아지면서 커다란 회로에서는 나타나지 않던 새로운 현상들이 나타나게 되는데, 이러한 현상은 반도체 회로를 더 좋게 만들기도 하고 더 나쁘게 만들기도 한다. 이러한 현상의 원인을 규명하고 더 좋은 반도체를 만들기 위해 나노 기술의 발전이 더욱 요구된다. 따라서 나노 기술과 단결정 성장은 서로 도와가면서 발전해 나가는 분야이다.
반도체 제작에 관한 자세한 참고 : 하이닉스 체험관 동영상
http://www.hynix.co.kr/ko/pr_room/pr_movie_frame.jsp?movie_file=semi_fac
http://blog.theple.com/jnmoon98/folder/8.html?uid=25
나노 기술의 미래
나노 기술은 여기서 한층 더 나아가 우리가 사용할 기계와 회로가 저절로 성장하도록 하는 자기조립(Self assembly) 기술을 발전시키고 있다. 생명체에 들어있는 단백질은 만들어진 후 저절로 꼬이면서 제대로 된 기능을 발현시키게 된다. 이 과정을 규명하여 우리가 만드는 반도체 회로나 기계들이 저절로 조립된다면 어떨까? 자기조립 과정은 너무 작은 세계를 우리가 직접 다루는 것이 힘들기 때문에 대량 생산을 위해서는 반드시 필요한 과정의 하나이다. 나노 기술을 이용하면 아주 작은 기계를 제작할 수도 있으므로 혈관을 타고 흘러가면서 암 세포만 공격하는 기계처럼 유용한 장치를 만들 수 있을 것이다.
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