초소형 팔방미인 - 진공 상태에서 제작되어지는 거대한 잠재력을 가진 나노와이어

초소형 팔방미인 - 진공 상태에서 제작되어지는 거대한 잠재력을 가진 나노와이어

보다 효율적인 태양열 패널, 더 빠른 컴퓨터, 보다 정밀한 의료 진단 장비 - 반도체 나노와이어는 이러한 모든 것에 기여할 수 있습니다. 소재 과학자들은 매우 높은 진공 레벨을 이용하여 나노와이어를 더욱 다양하게 활용하고 있습니다.
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철, 구리 또는 강철 소재 와이어는 인류가 중기 청동기 시대부터 사용해 온 실용적인 소재입니다. 나노와이어는 모양과 이름만 유사합니다. 나노와이어는 금속뿐만 아니라 반금속 또는 순수 탄소로도 만들 수 있으며 제조 중 고체 원료가 아닌 합성 방식으로도 만들 수 있습니다. 그러나 중요한 차이점은 크기로 직경이 5~100nm이고 길이는 최대 몇 마이크로미터에 불과합니다. 사람의 모발은 두께가 약 50,000nm이며, 비교하자면 선박에서 사용되는 두꺼운 로프와 유사합니다.

고성능의 다목적 구성 요소

나노와이어의 긴 구조는 1990년대 초 발견되었습니다. 연구진 및 금속 과학자들은 그러한 긴 물체의 가능성을 재빠르게 파악했습니다. 예를 들어, 작은 조각인 나노와이어는 전자기기의 소형화를 앞당기는 것에 매우 유용하며 마이크로 수준에서 나노 수준으로 크기를 줄일 수 있는 것으로 간주되었습니다.

나노 세상의 초소형 크기는 매우 특별한 물리 법칙에 의한 것입니다. 전자가 보다 빠르게 이동할 수 있기 때문에 나노와이어에서는 기존 물질보다 쉽게 전기 전류를 제어할 수 있으며, 이는 혁신적인 마이크로칩 또는 나노칩을 만들기 위해 중요한 측면입니다. 향후에는 나노와이어를 활용하여 의료 진단 기기용의 고정밀 센서 또는 매우 강력한 컴퓨터를 제작할 수 있을 것으로 기대됩니다.

광전 변환 공학은 향후 유망한 응용 분야입니다. 기존의 태양 전지는 태양빛의 약 60%를 흡수할 수 있습니다. 병렬 방식으로 패키징된 나노와이어의 흡수율은 90%입니다. 소형 구조도 또한 광선을 번들링하여 방출할 수 있습니다. 칩에 설치되는 경우에는 이를 소형 반도체 레이저로 할 수 있습니다.

순수 성장을 위한 환경을 구축하는 진공

나노와이어가 고유한 특성을 나타내려면 오염되지 않은 매우 순수한 물질로 구성되어야 합니다. 그렇기 때문에 매우 높은 진공 레벨에서 제조되어야 합니다. Bucsh(부쉬)는 이러한 분야에도 서비스를 제공합니다.

우선, 다양한 원자 또는 소형 분자가 실리콘 캐리어 플레이트에서 발사됩니다. 그러면 반도체 결정이 자기 조직화되고 성장하여 원하는 와이어 형태를 만듭니다. 이러한 절차를 사용하여 특정한 목적이 있는 맞춤식 다중 계층 반도체 나노와이어를 제작하는 것도 가능합니다. 개별 층은 다른 작업을 처리하므로 이를 통해 추가적으로 기술적 가능성이 확장될 수 있습니다. 이와 관련한 연구가 활발하게 수행되고 있습니다.

기존의 물리 법칙은 우리가 오랫동안 생각했던 것처럼 범용적이지 않습니다. 연구진들은 나노 크기와 관련한 심층적인 연구를 통해 50nm의 임계값을 뛰어넘을 수 있다는 놀라운 사실을 발견했습니다. 그러한 수치 미만에서 성분은 양자 물리학의 법칙을 따릅니다.

나노 입자는 매우 작기 때문에 체적에 비해 표면적이 매우 큽니다. 상대적으로 큰 표면으로 인해 나노 입자에서는 화학 반응이 발생하기 쉽습니다. 반 데르 발스의 힘과 같은 표면력의 영향은 증가하는 반면 관성력의 영향은 감소합니다. 표면 전하 및 브라운 운동과 같은 열역학 효과도 중요한 역할을 하여, 입자의 크기가 작을수록 효과가 강력해집니다.

이로 인해 나노 입자는 대규모 입자 또는 고체와 매우 다른 광학적, 자기적 및 전기적 특성을 갖습니다. 예를 들어, 나노 세상에서는 금이 빨간색입니다. 나노 크기의 액적은 몇 시간 동안 안정 상태를 유지하며 증발하지 않고 공기 중에서 부유할 수 있습니다. 탄소 나노튜브는 내열성이 매우 높고 탄성이 있습니다. 그리고 열을 전도하며 구조에 따라서는 최소한의 손실로 전류를 전도할 수도 있습니다.


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