플라렌 분자 내에서 진동 발견, 분자기계 구축에 길
2장의 판을 2개의 끈으로 연결한 것 같은 분자의 용기에 플라렌(구상탄소분자)이 들어가면 용기 속을 왕래하는 진동운동이 일어난다는 것을 東京大學의 田代健太郞 조교, 相田卓三 교수 등이 발견했다. 자세히 조사한 결과, 용기의 끈의 길이와 플라렌의 종류에 따라서 진동의 방법이 크게 달라진다는 것도 알았다. 이 현상을 살리면 플라렌의 진동 속에서 물질의 흡착이나 상호작용의 유무를 분자 레벨에서 조사할 수 있는 신형 센서, 스위칭 소자를 비롯한 분자기계의 구축 등을 기대할 수 있을 듯하다.
분자의 용기는 ‘금속 포르필린 환상(環狀) 2양체’라고 하며 판에 상당하는 부분의 중앙에 로듐을 비롯한 금속이온, 그 주변에 4개의 질소원자가 있어 플라렌과 화학적으로 달라붙는다. 끈의 길이는 보통 1나노미터 정도로 산소와 탄소로 이루어져 있다.
플라렌과 용기의 분자를 톨루엔 등의 용매에 섞어서 녹이면 플라렌이 자동적으로 용기에 담겨 진동운동을 일으킨다. 용매의 종류에 따라 진동의 용이성, 크기가 다르다고 한다.
실험은 우선 2개의 플라네 타이머를 비교했다. 탄소원자 60개로 된 플라렌 ‘C60’을 2개 붙인 것은 균등한 진동을 일으켰으나, 탄소 원자 70개로 된 ‘C70’과 C60을 붙인 다이머에서는 C70쪽에 닿았을 때의 경우가 보다 천천히 진동하는 모습을 보였다.
1개의 플라렌을 사용한 실험에서는 끈의 길이를 C60의 직경(약 0.7나노미터)보다 약간 짧게 했다. 그 결과, 2장의 판의 기울기를 동반한 C60의 진동이 발생했다. 그러나 이것을 C70으로 바꾼 경우, 움직임은 C60일 때보다 늦어지고, 탄소 76개로 된 ‘C76’을 사용했을 때는 플라렌이 빨래집개로 집혀 있는 듯한 모양을 유지한 채, 거의 움직이지 않았다. (일경산업)

용해 깊이 10mm이상, 새 TIG 용접법 개발  
실드가스에 미량산소 첨가
大阪大學接合科學硏究所의 藤井英俊 조교수, 野城淸 교수 등은 종래보다 약 5배에 해당하는 10밀리미터 이상의 깊은 용접 형상을 얻을 수 있는 새 TIG용접법(AA-TIG)을 개발했다. 실드가스에 미량의 산소를 첨가하는 것뿐으로 기재는 그대로 사용할 수 있다. 전류를 높이면 용해 깊이가 늘어나므로 용접의 효율화와 속도향상으로 이어져 두꺼운 판의 용접 등에 도움이 될 것으로 보고 있다.
TIG용접은 용해 깊이가 얕아 용접효율이 낮다는 것이 과제였다. 따라서 용접 시에 사용하는 아르곤(Ar)이나 헬륨(He)의 실드가스에 산소를 0.3~0.5% 첨가했다. 아르곤 산소가스, 헬륨 산소가스의 경우에도 사용한다. 산소는 많든 적든 효과가 없다.
용융지 내에 산소가 70~300ppm 더해지면 고온이 될수록 표면장력이 높아진다. 용해가 깊어지는 것은 아크 직하이 용융지의 표면장력이 크고 표면장력이 낮은 주변에서 안쪽으로 대류가 일어나 깊이 방향으로 용해가 일어나기 때문이다. 통상의 TIG용접에서는 용융지의 표면장력은 온도가 낮은 주변이 높으므로 대류가 밖을 향해서 깊이보다도 옆으로 퍼진다.
아르곤산소가스보다도 헬륨산소가스를 이용하는 편이 밖으로 향하는 대류를 유발하는 플라즈마 기류가 작다. 따라서 전류값을 높여서 비드(용착부분)폭도 몇 밀리미터에서 용해 깊이를 늘릴 수 있다. 10밀리미터 두께의 스테인리스강도 1파스에서 용접가능하다. 후판(厚板) 용접이나 화학플랜트 배관용접, 자동차분야의 용접 이외에 고압용기의 보수 등에도 도움이 되리라 생각된다. 산소첨가에 의해 전극이 소모하므로 토치를 개량하여 헬륨과 헬륨산수가스를 따로따로 흐르게 함으로써 종래와 같은 전극수명을 얻을 수 있다. 신에너지·산업기술총합개발기구(NEDO)의 산업기술연구조성사업으로 이루어졌다. (NK)

다공질 금속 연소 주조법 개발, 양산가능
大阪대학산업과학연구소의 中嶋英雄 교수 등은 구멍의 방향이 한 방향으로 일정한 연근형 폴러스(다공질)금속의 연소주조법을 개발했다. 용융금속을 냉각한 주형(鑄型)으로의 연속적인 통과로 응고시킴으로써 몇 미터 길이의 폴러스 금속을 약 10분 만에 제조할 수 있다. 이 구조법을 이용하면 폴러스 금속의 양산화가 가능하여 앞으로는 집적회로의 냉각에 사용하는 히트싱크(방열판)용 등에 대한 응용을 기대할 수 있다.
阪大에 설치되어 있는 장치를 사용한 구리 폴러스의 연속 주조에서는 길이 2미터 정도에 직경 100밀리미터의 원주 재료, 두께 30밀리×폭 200밀리미터에 길이 2미터 정도의 뿔 모양 재료를 약 10분 만에 제작한다. 공공(空孔)의 사이즈는 금속을 끌어내는 속도를 조정하면 몇 마이크로미터에서 몇 밀리미터까지 제어 가능하며 주형의 형상변경으로 주조금속 자체의 형상도 바꿀 수 있다.
한편, 이번 주조기술을 사용하여 구리 볼 메이커인 ASABA(東京都 新宿區, 사장 老田光之)가 폴러스 금속의 제조장치를 설치할 계획이다. 길이 2~3미터의 히트싱크용 구리 폴러스 금속의 생산준비를 진행하여, 지난해 말부터 공급하고 있다.
연구는 文科省 ‘대학발 벤처 창출지원사업보조금’으로 시행한 성과이다.  (NK)

흡습효과 색으로 알려준다.
전자부품용 실리카겔 건조제 출하
阪本石灰工業所(熊本縣 玉名市, 사장 阪本達宣)은 전자부품용 실리카겔 건조제를 개발했다. 2005년에 DVD용 전자부품용으로 샘플출하를 했으며, 2006년 초부터 본격적으로 출하했다. 또한 반도체 등 다른 전자부품용으로도 확대판매하고 있다. 새 건조제의 생산능력은 월 300만 개로 월 100만 개를 최초의 판매목표로 했다.
阪本石灰工業所는 주로 석회를 원료로 한 건조제 메이커로 양념김이나 쌀과자 등의 식품메이커를 주요 거래처로 하고 있다. 이 신제품의 발매를 계기로 새로운 분야의 개척을 목표로 하기 시작했다. 전자부품용 실리카겔 건조제는 실리카겔 메이커, 포장필름메이커 등과 공동 개발했다. 흡습제가 되는 실리카겔은 가습하면 염소분자가 발생하지만 새 건조제의 원료는 그 발생량을 매우 낮추었다.
포장필름은 발진성(發塵性)을 억제하면서 흡습성을 유지하는 기능의 제품을 개발했다.
또 건조제의 포장 한쪽 면을 투명하게 했다는 것이 특징이다. 실리카겔과 함께 청색의 유기계 센서를 넣어 핑크색이 되면 흡습효과가 없어졌다는 것을 알 수 있도록 했다. 
새 건조제는 2005년 5월에 완성한 본사 신공장 내의 클린룸(연면적 230평방미터)에서 생산한다. 현장의 청결도는 클래스 1000이하이다. 포장작업을 하는 부스는 ‘100을 하회하고 있다’(阪本사장)고 한다. 앞으로는 ‘흡습성이 높고 가격이 낮은 석회를 원료로 한 전자부품용 건조제를 개발하고 싶다’(동)고 한다. (ACB)

45나노 LSI용 게이트 적층구조 개발
반도체 첨단테크놀로지즈는 차차세대 LSI의 45나노세대용으로 게이트 적층(스태크)구조의 개발에 성공했다. 65나노미터 세대 프로세스를 사용할 수 있고, 고유전율 게이트 절연막의 박막화와 전자이동도를 실리콘 산화막의 90%에 근접할 수 있는 등 고유전율 막에서 최고속성을 실현했다. 동시에 게이트 전극에 nMOS용 메탈게이트를 사용하여 내열성도 확보하여 구동전류를 30% 향상했다. 45나노미터 세대의 고성능이며 저소비전력 LSI로 이어진다.
고유전율 막에서 최고속
신기술은 고성능 질소첨가 하프늄실리케이트 절연막과 탄탈 실리콘의 메탈게이트를 조합시킨 45나노미터 세대 nMOS의 게이트 적층구조이다. 아주 얇은 실리콘 산화막 계면층과 질소첨가 하프늄 실리케이트로 된 게이트 절연막을 실효적으로 얇게 하기 때문에 질화에 의해 산소원자가 흔들리는 모습에 주목하여 질화 프로세스를 개선했다.
그 결과, 질화에 의해 결합이 잘려서 내부에 남은 산소가 문제가 된다는 것을 알고, 저온, 저압에서 질소를 21% 이상 고농도로 첨가하는 플라즈마 질화 조건으로 만들자, 계면층을 얇게 유지할 수 있다는 것을 알았다. 이로써 실효 게이트 절연 박막이 0.80나노미터, 리크 전류밀도도 1평방센티미터 당 0.7암페어를 실현했다. 그러나 전자이동도가 저하한다는 문제가 있기 때문에 질소 부위기 속에 미량의 산소를 첨가하여 질화 후 열처리를 하는 연구를 했다.
이로써 실효 게이트 절연막의 두께도 0.86나노미터로 약간 늘어났지만 45나노미터 세대의 표준치인 0.90나노미터 이내에 그치고 이동도도 실리콘 산화막의 90%까지 고속성을 회복할 수 있었다. 누전전류도 1평방센티미터 당 6.4×10의 마이너스 3승 암페어로 한층 저감할 수 있었다.
메탈 게이트에는 nMOS에 최적인 탄탈 실리콘을 사용하고, 1000℃의 열처리를 포함한 통상의 CMOS공정을 이용했다.
실효 게이트 절연막 두께나 이동도 등은 종래의 다결정 실리콘 게이트 전극을 이용했을 경우와 마찬가지로 내열성도 문제가 없다고 한다. 메탈 게이트의 채용으로 구동전류는 30% 향상, 고속화로 이어졌다. (NK)