기판에 다결정 질화알루미늄을 이용한
저가의 백색 LED구조
千葉大學의 崔成伯 조교, 吉川明彦 교수 등의 연구팀은 기판에 다결정 질화알루미늄을 이용함으로써 형광체를 사용하지 않는 저가 백색 LED의 기본 구조를 개발했다. 현재 시판되고 있는 백색 LED는 사파이어 기판을 이용한 다결정 질화물 반도체 구조를 베이스로 하고 있다. 이러한 LED는 보통 청색LED로, 형광체를 도포함으로써 백색발광을 실현하고 있다. 기판으로 이용하고 있는 사파이어는 고가이며 또 질화물 반도체와의 열팽창계수 차가 커서, 보통 사파이어 기판 위에 성장한 질화물 반도체 막은 휘어지는 성질을 갖기 때문에 2인치 이상의 대면적화가 곤란하고 저가화가 어렵다. 다결정 질화알루미늄 기판은 세라믹스 기판이기 때문에 사파이어 기판의 1/10~1/20이라는 저가격이고 대면적화도 용이하다. 또 같은 질화물 반도체이므로 열팽창계수 차가 작아 휘어지는 문제도 회피할 수 있다.
千葉大 연구팀은 이점에 주목하여 다결정 질화알루미늄 기판을 이용한 저가 백색 LED의 개발을 추진하고 있다. 고가의 사파이어 기판을 대신할 기판으로서는 단결정 Si기판을 이용한 연구 등이 활발하게 이루어지고 있으나, 千葉大 연구팀의 특징은 다결정 구조를 베이스로 한 LED의 개발에 있다. 통상 LED구조는 단결정 구조를 베이스로 하고 있으나, 다결정화 알루미늄 기판을 입경이 수십에서 수백㎛2로 커서 다결정 구조이기는 하지만 단결정과 동등한 우수한 광학특성을 가질 수 있다.
실제로 유기금속 기상 성장법으로 다결정 질화알루미늄 기판 위에 퇴적한 질화갈륨막의 포토루미네센스 강도 및 그 스펙트럼 형상은 성장온도를 최적화(약900℃)함으로써 시판되고 있는 고품질 벌크 질화갈륨과 동등하다는 것을 실험적으로 확인할 수 있다. 또 성장온도 이외에도 압력제어에 의해서도 면내 피복율이나 평탄성을 제어할 수 있다는 것도 밝혀냈다. 따라서 다결정질화물반도체구조를 베이스로 한 경우에도 단결정LED와 같은 페테로 구조나 동등한 발광 강도를 얻을 수 있다.
또한 다결정구조의 무작위 결정방위를 역으로 이용한 형광체가 필요치 않은 백색발광을 얻을 수도 있다. LED가 발광층으로 주로 이용되는 InGaN3원 혼정(混晶)은 바탕의 결정방위에 따라 In이 들어오는 방법이 변화하여 조성이나 막후에 변화가 일어난다는 것이 알려져 있다. 다결정 질화알루미늄 기판 위 질화갈륨을 바탕층으로 하여 InGaN막을 성장했을 경우, 결정립의 면방위에 따라 In조성이 변화한다는 것을 알게 되어 가시광역이 넓은 범위를 커버하는 발광을 형광체를 이용하지 않고 얻을 수 있었다.
앞으로는 연색성 향상을 위한 다결정 InGaN활성층 제어와 전기전도 특성에 대해 조사하여 다결정 질화물반도체를 베이스로 한 신규 저가 백색LED의 실현을 지향한다.  ACB

탄화붕소 세라믹스의 실용적인
상압소결법을 개발
(독)산업기술총합연구소 선진제조 프로세스 연구부문 고성능 부재화 프로세스 연구그룹은 美濃窯業(주)과 공동으로 탄화붕소 세라믹스의 실용적인 상압소결기술을 개발했다.
탄화붕소는 실용세라믹스 안에서 최고의 강도와 경량성을 갖는다. 또 비강성은 다른 세라믹스, 탄소섬유 복합재료나 베릴륨 합금을 능가하여 실용재료로서는 최고의 값을 나타낸다. 그러나 탄화붕소는 극히 난소결성으로 공업적인 소결은 주로 핫프레스가 이용되고 있다. 따라서 단순 형상품 밖에 소결하지 못하여, 형상품은 소결 후에 연삭가공을 할 필요가 있기 때문에 제조 원가가 매우 높으며, 또 제조할 수 있는 크기에도 제약이 있었다. 한편, 소결조제를 다량으로 첨가한 상압 소결법의 경우에서는 탄화붕소의 이점인 경량성을 저해한다는 결점이 있었다. 이번에 개발한 소결법은 금속 알루미늄 증기를 포함하는 분기위 속에서 소결하면 탄화붕소 세라믹스의 치밀화가 대폭 촉진된다는 점을 이용했다. 구체적으로는 흑연 도가니 속에 소결조제를 첨가하지 않은 탄화붕소 성형체와 금속 알루미늄을 접촉하지 않는 위치에 배치하고, 상압의 아르곤 분위기, 소결온도 2200℃이하에서 소결한 결과, 이론밀도인 95%를 넘는 고밀도한 탄화붕소 세라믹스 소결체를 얻을 수 있었다. 얻어진 소결체는 시판 핫프레스에 육박하는 기계적 특성을 보였다. 상압소결이 가능해졌기 때문에 제조 원가를 단순형상품의 경우 2/3이하, 복잡형상품인 경우 1/10의 저감을 기대할 수 있다. 이 기술은 단단하며 가볍고, 비강성이 큰 재료를 값싸게 공급할 수 있는 기술로서 내마모 부품이나 반도체 노광 장치용 고속이동 스테이지, 복잡형상의 기계부품 등 경량성·내마모성이 요구되는 용도에 대한 새로운 전개를 도모하고자 하는 것이다. CJ
직경 20나노의 점에서 방출
QD레이저 방식의 광통신 반도체 레이저
온도차에 강하여 소비전력 절감
富士通硏究所(川崎市)에서의 오랜 연구로 태어난 최신 광통신용 반도체 레이저가 모회사인 富士通과 三井物産이 출자하는 QD레이저(東京·千代田)에서 내년 1월에 발매된다. 직경 약 20나노미터의 다수의 작은 점(양자 도트)에서 빛이 나오는 신형 레이저로 종래보다 소비전력을 3분의 1로 줄일 수 있다. 우선은 급성장하는 가정용 광화이버 통신 서비스(FTTH)용 시장에 진출한다.
광통신에서는 반도체 레이저에서 광화이버로 신호를 보낸다. FTTH를 도입하는 가정이 늘어남에 따라 반도체 레이저의 수요는 높아지고 있다. 일본에서는 지금까지 약 천 만 세대가 도입, 2010년까지 3천만 세대가 도입하리라는 예측 데이터도 있다. 세계에는 약 20억이라는 시장이 있다.
현재, 광통신용 반도체 레이저의 대부분은 三菱電機와 NEC 등 일본기업이 생산한다. 거기에 06년에 설립된 富士通硏究벤처인 QD레이저가 신규 참여하게 된다.
기본적인 반도체 레이저는 복수의 반도체층의 적층막과 전류가 흐르는 전극, 빛의 통로를 감싸는 미러 등으로 구성된다. 일부 층에서 발생하는 빛을 미러 사이에서 왕복시키면서 파장을 일정하게 하여 레이저로서 밖으로 끄집어낸다.
반면 QD레이저의 반도체 레이저는 반도체 층이 아니라 그 속에 점재하는 다수의 양자 도트에서 빛이 나오도록 하는 새로운 방식이다.
종래형은 수십 도의 온도변화로 출력이 크게 달라진다. 온도를 일정하게 유지하도록 전류를 증감시키는 회로를 도입하고 있다.
이에 대해 양자 도트에서 나오는 빛의 출력은 외부의 온도변화에 대해 안정적이어서, 섭씨 영하 40도에서 100도의 넓은 온도범위에서 일정하게 유지된다. 특별한 회로가 필요치 않기 때문에 소비전력을 줄일 수 있다.
실은 양자 도트를 사용한다는 아이디어는 우연히 생겨났다. 1994년, 당시 富士通연구소의 주임 연구원이었던 QD레이저의 菅原充 사장 등은 온도변화에 강한 반도체 레이저를 개발하기 위해 갈륨, 비소 2종류의 반도체 박막을 적층시키는 구조를 고안. 기대대로 파장 1.3마이크로미터의 빛을 내는데 성공했다.
그러나 소자의 구조를 전자현미경으로 관찰한 결과, 갈륨·비소층 안에 인듐·비소의 양자 도트가 다수 점재해 있었다. 자연스럽게 규칙적인 구조가 된 「자기조직화」라는 현상이 일어난 것이다. 양자 도트의 수는 1평방미터 당 백억 개였다.
이때는 발광은 했지만 레이저는 되지 않았다. 양자 도트가 부족하여 서로 거리가 떨어져 있었기 때문에 빛의 파장이 일정하지 않았다. “도트의 수를 느리면 강한 레이저를 이끌어낼 수 있으리라 생각했다”(菅原사장)고 한다.
원료의 배합 미율과 온도 등을 조정하면서 양자 도트를 늘리는 연구를 계속했다. 99년 1cm2당의 양자 도트가 3백억 개인 층을 3층 겹친 구조를 제작, 레이저의 발진에 성공하여 매초 5기가피토의 신호를 보낼 수 있었다. 작년 말에는 양자 도트를 1cm2당 6백억 개, 10층 구조로 하여 시판되는 반도체 레이저와 같은 매초 10기가피토의 신호를 보낼 수 있게 되었다. 우선은 FTTH용의 1.3마이크로미터 시장부터 진출하지만, 장거리 통신용인 1.55마이크로미터의 레이저를 발진하는 소자의 개발에도 착수한 상태이다. 일경산업

고체 고분자형 연료전지(PEFC)용 탄소피복금속 세퍼레이터의 개발
화학 에너지를 직접 전기에너지로 변환하는 장치로서의 연료전지는 여러 가지 타입이 있는데, 그중에서도 PEFC는 작동온도가 낮아 소형화를 기대할 수 있기 때문에 전기자동차, 가정용 코제네레이션 시스템, 휴대전화나 노트북컴퓨터 등의 분야에서 개발이 진행되어, 이미 일부 제품이 시판되어 있다. 이들에게 요구되는 성능으로서는 저가화와 높은 내구성이 있는데, 현재의 연구개발은 전극촉매와 전해질막이 중심이다. 그러나 이하의 점에서 세퍼레이터 성능의 향상도 연료전지의 실용화를 위해 중요한 과제가 되고 있다.
PEFC의 이론기전력(理論起電力)은 단셀에서 1.23V인데 전지 내의 저항성분이나 분극의 영향으로 작동전압은 0.8V정도밖에 되지 않는다. 따라서 기기 구동용 전원으로 이용하기 위해서는 단셀을 복수 직렬로 적층(스탭)한 구조를 취할 필요가 있다. 스탭을 구성하려면 전지의 구조상(해방계 : 외계와 연료가스나 공기, 반응생성물인 물의 이동을 동반한다) 각 단셀을 분리하기 위해 세퍼레이터가 필요하게 된다. 여기에서 세퍼레이터의 기능으로서 ①공기(산소)와 수소(연료)가스의 분리벽(높은 가스 불투과성), ②각각의 전극에서 발생한 전자를 전도하는 집전체, 즉 이웃한 단셀 사이에 세퍼레이터를 끼워서 정극집전체 및 부극 집전체로서 기능(고전자 전도성), 이런 점에서 복극(復極, 바이포러프레이트)라고도 불리고 있다. ③각 기체나 냉각수의 유로, ④반응에 의해 생성한 물의 배수로 등이 필요하다. 지금까지 세퍼레이터 재료로서는 흑연이나 탄소수지 등과 금속재료계가 검토되어 왔다. 그 가운데 카본계 재료는 가스 불투과성, 강도 등의 물리적 성질 및 원가의 면에서 문제가 많아 장기안정성, 공간절약과 원가를 줄이기 위해서는 금속제 재료의 개발이 급선무가 되고 있다. 금속계 재료에 요구되는 성능으로서는 내식성과 전자전도성의 향상을 들 수 있다. 현재 이루어지고 있는 연구는 스테인리스강에 이 둘의 특성을 부여하는 표면피막의 형성, 예를 들면 스테인리스강에 대한 티탄이나 금도금 처리, 질화티탄코트를 한 것, 또 이상(異狀)석출형 스테인리스강 위에 생성하는 부동태피막에 대한 도전성 부여 등이 있다. 필자 등은 스테인리스강을 탄소피막 처리함으로써 내식성과 전자도전성을 아울러 갖춘 세퍼레이터 재료를 작성할 수 있지 않을까 생각하고 플라즈마 CVD법에 의한 탄소피막을 실시했다. 그 결과, SUS304 및 316에 탄소피막한 재료의 0.5M 황산 속에서의 분극 특성으로 부동태 유지 전류가 1×10-1㎃/cm2이하를, 또 접촉저항에서 5mΩcm2이하를 보이는 높은 내식성과 고도전성의 두 성질을 갖는 세퍼레이터 재료를 얻을 수 있었다. 이 값은 모두 세퍼레이터로서 요구되는 성능을 만족시키고 있다.
또한 장수명화가 밝혀진다면 소형이며 저가인 연료전지의 실용화에 한 걸음 더 나아간 것이 되리라 기대하고 있다. CJ

이미지센서 감도 실리콘계의 100배
롬과 産總硏 CIGS 사용 개발
롬과 産業技術總合硏究所(産總硏)은 CIGS(은-인듐-갈륨-셀렌)박막을 이용한 고감도 이미지 센서를 개발했다. 전하결합소자(CCD)등 실리콘계의 이미지센서와 비교하여 감도는 약 100배. 별빛 정도인 0.001룩스로 화상 인식할 수 있다. 육안으로 볼 수 없는 근적외 영역도 인식하다. 앞으로 감도와 화질정도를 높여 09년도 안에 샘플출하를 개시할 계획이다.
태양전지의 새로운 재료로서도 연구개발인 진행되고 있는 CIGS를 수광소자(受光素子)로서 채용. 롬의 반도체 가공기술, 産總硏의 태양전지용 CIGS제막 기술을 응용했다. 감시 카메라나 차량용 카메라 등 폭넓은 용도를 기대할 수 있다.
지금까지 CIGS박막을 고밀도집적회로(LSI)에 적층하여 화상 인식할 수 있다는 것은 확인이 된 바 있었다. 이번에 재료조성과 프로세스 기술 등을 개량하여 감도를 높였다. 종래의 실리콘계 이미지센서는 달빛 밝기 정도인 0.1룩스 이하에서의 화상인식은 곤란하여 조명을 사용하거나 적외선 카메라에 의존해 왔다. 일경산업

에너지 절약 반도체 소자
소비전력, 수백 - 수천 분의 1 NTT
物性科硏이 개발
NTT物性科學基礎硏究所는 소비전력이 종래의 수백-수천 분의 1이면 되는 반도체 소자를 개발했다. 소자 내의 용수철에 미소한 전압을 가해서 진동시켜 「0」과 「1」의 디지털 신호를 만드는 구조로 반세기 전에 일본이 독자 개발한 논리소자 「파라메트론」과 비슷하다고 한다.
개발한 것은 갈륨이나 비소 등으로 된 반도체 소자로, 길이 250마이크로미터, 폭 85마이크로미터, 두께 14마이크로미터인 판상의 용수철이 전극에 붙은 구조 전압을 가하면 용수철이 진동, 위로 구부러진 상태를 「0」, 아래로 구부러진 상태를 「1」로 계산한다.
논리소자 「파라메트론」은 1950년대에 일본에서 개발되었다. 진공관이나 트랜지스터에 비해 값이 싸고 동작도 안정적이어서 당시 日本電信電話公社와 日立製作所 등이 실용화했으나 소비전력이나 발열량이 커서 보급되지 않았다.
이번에 MEMS(미소전기기계시스템)기술 등을 사용하여 소비전력이 적은 소자를 처음으로 실현했다. 일경산업

NMR감도 1만 배로
옥스퍼드·인스트루먼츠일본에서
상용기 발매
옥스퍼드 인스트루먼츠(東京都 江東區, 사장 北浦二郞)은 핵자기공명(NMR)장치의 감도를 최대 1만 배 이상을 높일 수 있는 동적핵편극(動的核偏極, DNP) 상용기 「하이퍼센스」의 일본 판매를 개시했다. 가격은 7000만~8000만 엔.
자연계에서 아주 조금밖에 존재하지 않는 스핀 편력의 작은 동위원소인 13C, 15N 등 지금까지 감도부족으로 측정이 어려웠던 핵종(核種)의 SN비(比)를 높여 NMR장치로 관찰하기 쉽도록 한다. 감도의 증폭 배율은 13C로 1만 배 이상, 15N의 겨우 수천 배. 영국의 옥스퍼드 인스트루먼츠의 제품으로 세계 최초의 DNP상용기라고 한다. 공적 연구 프로젝트용으로는 理硏橫浜硏究所에서의 첨단연구시설공용 이노베이션 창출사업과 九大 先端融合醫療리독스나비 연구거점에 도입되어 있다. 일경산업

성형이 자유로운 백색형광체
자외선으로 빛나는 에너지 절약형
희소금속 사용하지 않아
日揮가 전액 출자하는 촉매 메이커, 日揮化學(川崎市, 사장 小島光雄)은 名古屋대학과 공동으로 희소금속을 사용하지 않고 생산할 수 있고, 성형의 자유도가 높은 백색형광체를 개발했다. 조명 등의 광원에 이용이 가능하며, 자동차의 램프나 발광간판 등 폭넓은 용도를 전망할 수 있다. 양산기술의 확립을 추진하여 2010년의 실용화할 계획. 공동 개발한 「유기 . 무기 하이브리드 백색형광체」는 자외선을 쏘면 빛을 발하는 유기물과 유리계의 무기물질을 소재의 단계에서 혼합, 유리 상태로 마무리한다. 무기물이 유기물을 보호하는 구조가 되는 독자의 방법으로 혼합시킨다. 보통 유기물은 섭씨 300도 정도이면 변질되어 버리지만, 동 500도 정도의 내열성을 실현. 금형을 이용하여 성형할 때에 소재가 변질하지 않게 했다.
이 형광체는 근자외 발광 다이오드(LED)를 이용하여 진폭 370나노미터의 자외선을 조사하면 백색광을 발한다. 얼마 전 색도좌표라고 하는 수치로 「흰색」의 근거가 되는 「0.3, 0.3」을 발하는데 성공했다.
새 형광체는 모든 형상으로 성형이 가능. 내열성도 500도 정도로 높다. 소형의 백색광 부품으로서 주목되는 백색 LED에 비해 형상의 자유도가 높으며 내열성이 높다는 점 등으로 긴 수명을 전망할 수 있을 것이라고 한다.
일반 형광등과 비교하면 소비전력에서 약 반, 발광 량에서 약 4분의 1, 제품수명에서는 약 10배, 기구 사이즈에서 약 10분의 1이라는 시산결과를 얻을 수 있었다. 형광등에 포함되는 이트륨 등 가격이 높아질 만한 희소금속이나 수은 등 유해물질도 사용하지 않는다.
백색LED도 발광부품으로 세륨 등의 희소금속을 사용하고 있으며, 환경에 대한 부하가 적은 광원으로서도 각광을 받고 있다. 새 형광체를 실용화할 때에는 전기기기나 자동차 램프 메이커에 기술을 공여하여 수익 화할 생각.
日揮化學은 日揮의 전신인 日本揮發油에서 독립하는 형태로 1952년에 설립. 석유화학 플랜트용 촉매개발, 제조가 주력사업으로 2007년 1분기 매상고는 약 77억 엔. 일경산업

가정용 연료전지용 탑재형
탈류기(脫硫器)를 개발
萩尾高壓容器 봄베 안 LPG를 완전히 사용
萩尾高壓容器(愛媛縣 新居浜市, 사장 萩尾眞司)는 가정용 연료전지(FC)에 탑재하는 저압형 탈류기를 개발한다. 가정에서 사용하는 고체고분자 타입의 연료전지는 연료인 액화석유가스(LPG)봄베를 다 사용하면 용기 내부에서 유황성분이 급증하여 촉매나 전극의 열화가 진행되는 원인이 된다. 탈류기로 유황성분의 급증을 방지하여 FC의 장수면화를 꾀한다. 가정용 FC는 09년도를 기준으로 본격적으로 발매될 예정으로, 이 회사는 각 사가 발매하는 FC에 탈류기의 채용을 촉구한다.
LPG는 봄베 바닥부분까지 사용하면 유황성분이 급증하기 때문에 보통은 봄베 내의 70% 정도의 가스를 사용하고, 나머지 가스가 있는 상태에서 봄베를 교환한다. 저압형 탈류기의 탑재로 봄베 내의 LPG를 다 사용할 수 있다. 또 FC의 수소제조 촉매나 발전장치의 전극열화를 방지할 수 있어 장수명화를 꾀할 수 있다.
이 회사는 1킬로와트급의 FC를 구입하여 외부장착의 탈류기를 부착하고 시판되는 LPG에 의한 실증실험을 하고 있다. 현재, 2년 이상 연속운전 중으로 이 장치를 사용한 경우는 LPG를 100% 다 사용할 수 있다는 것을 실증하고 있다. 이 회사는 04년에 LPG와 압력조정기, FC 사이에 외부에서 부착하는 탈류기를 개발했다. 이번의 탑재형 개발로 가정용FC를 종합적으로 운영 관리하고자 하는 FC메이커의 요구에 부응할 수 있게 되었다.
가정용 FC는 일반가정에 FC와 저탕조(貯湯槽)를 설치하여 온수와 전력을 공급할 수 있는 차세대 에너지. 05년도부터 대규모 실증실험을 하고 있다. FC메이커는 09년도의 본격적인 판매를 위해 전기 효율을 보다 향상시킨 FC 장치의 개발을 추진하고 있다. 일경산업

「광LSI」 배선구조 해명
阪大 선폭 10나노미터 실현에 길
大阪大學의 高原淳一·准 교수 등은 고속의 정보처리를 가능하게 하는 대규모 집적회로(LSI)의 개발로 이어지는 연구 성과를 정리했다. 특수한 빛을 사용하여 연산하는 「광LSI」의 실현으로 이어지는 성과로, LSI를 설계할 때에 없어서는 안 될 배선구조를 밝혔다. 반도체 메이커 등과 협력하면서 실용화할 계획이다.
高原准 교수 등이 밝혀낸 것은 「표면 프라즈몬」이라는 특수한 빛으로 정보를 처리하는 차세대 LSI의 배선구조.
표면 프라즈몬은 금속의 표면에 생기는 특수한 빛으로, 이 빛으로 신호전달이 되면 배선의 폭이 10나노미터 정도로 종래보다 가늘어져서 연산속도를 향상시킬 수 있다고 한다.
이번에는 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 배선구조를 해명. 배선을 분지시키는 구조를 고안하여 10나노미터 정도의 배선 폭을 실현하는데 길을 열었다. 앞으로 실제로 회로를 만들 예정이다.
지금까지는 길이 수십 마이크로미터의 직선에 실제로 프라즈몬을 흘려보내는 실험에 성공했다.
단, 이것을 분지하면 프라즈몬의 대부분이 사라져 버리기 때문에 사라지지 않고 나뉘어 신호가 전달되는 새로운 구조를 탐색하고 있었다.
차세대 LSI의 개발을 둘러싸고 현재의 전자로 움직이는 LSI는 미세화의 한계가 지적되고 있다. 내년에라도 배선 폭 32나노미터의 LSI는 양산이 시작되지만 그 이상 배선 폭을 가늘게 해도 전자에서는 성능이 오르지 않는다고 알려져 있어 빛의 이용 등이 유망시되고 있다. 일경산업

방사선 양이온을 제거하는 세라믹 나노섬유
호주 브리스번에 위치한 퀸스랜드 공과 대학(Queensland University of Technology, QUT)의 연구진은 폐수에서 방사선 이온을 여과하거나 저장할 수 있는 세라믹 나노섬유(ceramic nanofiber)를 만들었다. 물리화학과 교수인 Zhu Huai Yong이 이끄는 연구진은 1 밀리미터의 백만분의 1 정도의 크기로 되어 있는 나노섬유를 만들 수 있는 방법을 발견했다. 세라믹 나노섬유는 부식성 수산화나트륨을 섞은 티타늄 이산화물을 실험실 오븐에 가열시켜서 만들었다. 연구진은 섬유 속에 기존의 나트륨 이온을 방사선 이온으로 치환시킴으로서 영구적으로 방사선 이온을 가둘 수 있었다고 주장했다. 연구진은 방사성 양이온(양극으로 대전된 이온)을 영원히 끌어당기거나 트랩하는 세라믹 나노섬유를 만들었다. 연구진은 세라믹이 금속보다 더 화학적으로 안정하고 훨씬 더 오랫동안 지속할 수 있어서 방사선 이온 저장을 위해서 더 좋은 물질이 될 수 있다고 덧붙였다. 또한 이것은 강철보다 훨씬 더 저렴하다. GTB

초전도체의 비밀을 풀기위한 뜨거운 경쟁
전세계적의 연구자들이 철에 기반을 둔 고온 초전도체(소위 희토류가 도핑된 Iron oxyarsenides라 불리는 물질)를 이해하고 비밀을 풀기위해 경쟁하고 있으며, 이 새로운 물질의 비밀을 푸는 것이 궁극적으로는 상온에서 동작할 수 있는 초전도체의 개발로 이끌 것이라 믿어지고 있다. 이러한 성과는 에너지적인 측면에서 보다 효율적인 모터, 발전기, 스마트 스위치, 송전선의 개발을 가능하게 할 뿐만 아니라-나아가, 많은 과학자들은, 세계적인 에너지 위기를 줄이고, 발전 자체를 보다 경제적이고 친환경적으로 변화시킬 것으로 생각되고 있다. 특히, 이러한 전망은 2030년까지 에너지 수요가 100퍼센트 이상 증가할 것이라는 관점에서 볼 때, 매우 흥미로운 주제라고 할 수 있다.
Deja Vu
일본과학자들에 의해 발견된 철에 기반을 둔 새로운 초전도체는 마치 1986년도에 IBM 과학자들에 의해 35K에서 세라믹 산화구리에서 초전도성도 나타난다는 사실이 발표되었을 때처럼, 왕성한 연구를 촉발시켰다. 곧 다른 연구자들에 의해 유사한 구조의 세라믹 큐프레이트(Cuprate)에서는 보다 고온인 120K에서도 초전도성이 나타남이 밝혀졌다. 그러한 사실이 밝혀지기 전까지, 대부분의 초전도체는 매우 비싼 냉한제를 사용해서 만든 극저온에서만 그 기능을 나타낼 수 있었다. 120K에서 큐프레이트가 초전도성을 발현하므로 비교적 저렴한 냉한제인 액체질소를 사용할 수 있게 되었다. 오랜 시간에 걸쳐서 과학자들은 보다 높은 온도에서 큐프레이트의 초전도성을 발현시킬 수 있게 하기 위해 많은 노력을 기울여 왔으며, 그 결과 138K까지도 초전도성을 나타낼 수 있게 되었고, 그 때 이후로 큐프레이트는 초전도 물질 분야에서 주도적인 물질이 되었다.
More Flexible than Cuprates
현재 과학자들은 철에 기반을 둔 oxyase
nide의 동작온도 -현재는 55K-역시 큐프레이트와 비슷한 경로를 따를 것으로 믿고 있다. 이 새로운 물질의 화학적인 구조는 그러한 전망을 보다 실현가능한 것으로 믿게 만든다. NIST의 물리학자인 Jeffrey Lynn에 의하면, Iron Arsenide 층 사이에 희토류 금속의 산화물을 포함하고 있는 구조는 물질의 특성 개선을 용이하게 한다.
Lynn에 의하면 “연구자들은 철이나 비소, 희토류 금속을 다른 물질로 바꿀 수 있습니다” 따라서 큐프레이트보다 다양한 응용이 가능하게 됩니다.
실제로 동경기술연구소의 연구자들이 처음 철과 산소, 란타늄, 그리고 인 화합물에서 초전도현상을 발견했을 때, 동작온도는 4K이었다. 2008년 2월에는, 비소를 인으로 대체하여 26K로 올릴 수 있었고, 현재 이 물질의 초전도현상이 나타나는 전이온도는 55K가 되었다.
동작온도는 초전도체의 중요한 세 가지 특성 중 하나일 뿐이다. 다른 특성으로는 자기장에 대한 강한 내성과 높은 전류의 흐름을 견딜 수 있는 능력이다. 플로리다에 위치한 National High Magnetic Field Lab 산하 Applied Supercon
ductivity Center(ASC)의 최근 발표는 기대되는 뉴스거리를 제공한다. ASC의 David Larbalestier는 이 물질에 45 테슬라 자성을 띤 자석에 노출시키면 놀라운 자기적 성질이 나타남을 발견했다. 그는 이 정도의 자석이면 이 초전도체를 테스트하는데 충분하다고 생각했지만, 잘못된 것으로 밝혀졌다: 이 새로운 물질은 다른 초전도체들보다도 훨씬 높은 45테슬라까지도 초전도성을 유지했다.
Superconductor ‘SOUL’ Model
Stumbles
Johns Hopkins Univ.의 최근 실험은 이 새로운 초전도체에 대한 새로운 관점을 부여한다.
연구를 주도한 Johns Hopkins Univ의 물리학 교수인 Chia-Ling Chien에 따르면, 이론적인 모델에 의해, 반대되는 스핀을 갖은 두 전자가 쌍을 이룰 때에만 금속이 초전도체가 되며, 에너지갭-두 전자 사이의 결합을 끊을 수 있을 정도의 충분한 에너지-이 초전도체의 세기를 결정하게 된다. 낮은 온도에서 가장 세고, 온도가 높아질수록 세기가 점점 작아진다.
“이 에너지갭은 구조와 온도에 의존하며 초전도체의 특성을 나타내는 것으로, 우리는 실험으로 이를 측정했다”고 그는 말했다. 그러나 Chien의 연구팀에 의해 이러한 갭과 이 물질에서의 온도변화를 측정하면서, 그들은 이 새로운 물질에서 전자가 쌍을 이루는 방법이 기존의 구리에 기반을 둔 초전도체의 그것과는 차이가 있음을 밝혀냈다.  놀랍게도 이러한 결과는 초전도 분야에서 통용되는 기존의 이론들과는 모순되는 것이다.
“이러한 사실에서 볼 때, 기존의 이론들은 다시 검증하고 새로운 이론적 모델을 세우는 것이 꼭 필요합니다. 이 새로운, 철에 기반을 둔 초전도체는 우리 물리학자들을 꽤 오랫동안 바쁘게 할 것입니다” 라고 Chien의 연구팀 일원인 Zlatko Tesanovic는 말했다.
(Visit: jhu.edu 또는 magnet.fsu.
edu/mediacenter/news)
Clay Composite는 수소저장문자를
해결할 지 모른다
과학자들은 인성이 강하고, 수소가스에 대한 차폐능력이 매우 우수하므로 수소저장용기로서 매우 안정적인 새로운 화합물을 발견했다고 말한다. 이 물질은 일본국립연구소 산하 Advanced Industrial Science and Technology와 규슈기술연구소, 쓰야마 국립기술대학의 공동연구에서 발견되었다. ‘클래이스트(Claist)’불리는 점토 막을 탄소섬유로 강화된 플라스틱과 적층구조로 쌓아 높은 온도에서 높은 압력을 가해서 만든 것이다. 과학자들은 이 물질이 오랜 시간동안 가스의 차폐능력이 우수하므로, 비행기나 미사일, 자동차 등의 수소저장 용기 외에도 연료전지를 포함한 다방면에서의 응용이 가능하다고 말한다. ACB

질화알루미늄의 양산기술 확립
분말사출성형법 활용
藤岡製作所(大阪市, 此花區, 사장 藤岡繁)은 MJA인터내셔널(橫浜市 港北區)와 제휴하여 분말사출성형법에 의한 잘화알루미늄의 양산기술을 확립했다. 반도체용 히트싱크(방열기)등 기계가공이 곤란한 복잡형상의 제품을 고정도로 양산할 수 있다. 티탄성형 등에도 매달리고 있어 앞으로 岡山공장(岡山縣 眞庭市)에 진공소결로 등의 설비를 도입, 신소재 개발에 힘을 쏟는다.
분말상의 질화알루미늄을 바인더(접합제)와 섞어서 사출성형과 탈지·소결에 의해 제품화한다. 질화알루미늄의 탈지·소결을 용이하게 하는 바인더를 독자 개발하여 진공 소결로에서 탈지·소결을 동시에 처리할 수 있다. 종래에 비해 공정 시간을 2분의 1로 단축하였고 대기에 접촉하기 않기 때문에 산화도 없다. 질화알루미늄은 알루미나에 비해 열전도율이 약 10배로 높은데다가 열팽창률이 낮으며 전기 절연성도 우수하다. 플라스틱 금형을 제조하는 藤岡製作所의 사출성형기술을 살렸다. 순수한 티탄, 티탄합금에 대해서도 조만간 제품화 할 예정. 일경산업