1. 나노 기술 (Nano Technology)
ㅇ 나노 크기 ☞ SI 접두어 참조
- 나노미터(㎚, 10-9 m) 이하에서 수백 나노미터 정도 : (1 ~ 100 nm)
. 1 nm 크기는, 대략 수소 원자 15개, 규소 원자 5개 정도
ㅇ 나노 기술 특징
- (나노 물질에 대해 공통 합의된 명확한 정의 없음)
- 나노미터 크기에서는 전혀 다른 물리적,화학적,전기적,광학적 성질을 보임
. 마이크로미터(㎛,10-9 m)까지는, 그 물리적 특성이 벌크(bulk) 특성과 비슷하나,
. 나노미터 크기에서는, 벌크 물질과는 현저히 다른 특성을 보임
- 광범위한 응용 및 연구 분야를 포함
ㅇ 나노 대상 분야 例)
- 2010년대 후반 반도체 공정기술(20 나노 한계), 독감 바이러스,항체의 크기, 퀀텀닷(양자점),
DNA 직경, 단백질 등
- 반도체 생산 공정에서, 소자 패턴 크기가,
. 마이크로미터(마이크론) 크기에서 수십 나노미터 이하로 점차 미세화되어가고 있음
2. 나노 구조 (Nanostructure)
ㅇ 나노미터 (10-9 m) 크기 수준에서 설계된 구조
ㅇ 나노 구조 구분
- 1차원 나노 구조 : 길이는 길지만 직경이 매우 작은 구조
. 나노선 (Nanowire), 나노 튜브 (Nanotube)
. 응용 : 전도성 필름, 나노 전자소자 등
- 2차원 나노 구조 : 원자 수준에서 얇은 평면 구조
. 그래핀 (Graphene), 나노 박막 (Thin Film)
. 응용 : 태양광 전지, 투명 디스플레이 등
- 3차원 나노 구조 : 다공성 구조로 이루어진 물질
. 나노 다공성 재료 (Nanoporous Materials), 메조포러스 실리카 (Mesoporous Silica)
. 응용 : 흡착제, 배터리 전극
ㅇ 나노 구조 특징
- 표면적 증가 : 부피(r3)에 비해 표면적(r2)이 더 천천히 줄어듬
. 이는 화학 반응성과 흡착 성질을 크게 향상시킴
- 양자역학적 효과 나나탐 : 작은 크기로 인해 파동 입자 이중성 등
- 기계적 강도 높아짐 : 원자 결합의 높은 비율로 인함
3. 탄소 나노 튜브 (Carbon Nanotube)
ㅇ 나노 기술의 대표적인 물질
- 튜브 직경이 나노(nano) 미터 크기
ㅇ 1991년 NEC사의 Thukuba 연구소의 S. Ijima가 전자 현미경을 통해 처음 발견
ㅇ 육각형 단위 분자들이 서로 연결되어 가늘고 긴 관 모양을 이루고 있는 신소재
- 구성 : 수백만의 단위 분자들로 이루어져 있음
- 길이 : 관의 직경 보다 훨씬 큼 (약 수천배 이상)
- 제작 : 얇은 시트 형태의 흑연을 지름 0.4 ㎚의 원통형으로 말아놓은 것
- 구조 : 1차원 탄소 구조물
- 특성 : 구조에 따라 전기적 특성이 달라짐
ㅇ 복합재료의 강화재로서 유망한 재료
- 탄소나노튜브로 만든 섬유는, 전도성이며, 강철 보다 가벼우면서도, 더 강함 (강철의 20배 정도)