원자 펜, 실온에서
반도체미세가공기술에 기초한 고도의 일렉트로닉스는 우리들의 생활에 필요불가결한 것이 되고 있다. 현재는 도팬트 원자의 분포가 디바이스의 특성에 영향을 줄 수 있을 정도로 미크로화가 진행되고 있다. 그러한 디바이스의 향상을 위해서는 도팬트를 단원자 레벨에서 정밀하게 배치하는 기술이 필요하다. 大阪大學 공학연구과 森田淸三 교수 연구팀에서는 표면의 개개의 원자를 화상화할 수 있는 원자간력현미경(AFM)을 이용하여 AFM의 탐침 끝의 원자를 표면 특정 위치에 매립하는 기술을 개발했다. 구체적으로는 실온에서 동작하는 AFM을 이용했다. AFM의 탐침을 표면의 목표한 원자에 정밀하게 접근시키자 탐침 끝의 1개의 원자와 표면의 1개의 원자가 교혼하는 현상을 발견했다. AFM에서는 탐침 끝에 작용하는 힘을 측정할 수 있기 때문에 탐침을 목표원자에 근접시킬 때 원자 교환에 따른 상호작용력의 변화를 검출함으로써 원자교환현상을 제어할 수 있다. 이 원자교환에 기초한 새로운 원자조작은 다음에 제시한 두 가지 기술에 의해 처음으로 가능하게 되었다.
1. 탐침의 표면 원자 위에서 정밀하게 위치 맞춤(수평위치 정도(精度) : ±0.1A)
2. 탐침 끝과 표면 원자 사이에 작용하는 상호작용력의 고감도 검출(역(力)검출감도 :10pN)
이 원자 조작이 훌륭한 재현성으로 실시될 수 있다는 것을 나타내기 위해서 주석(Sn)표면에 탐침 끝에서 한 개씩 실리콘(Si)원자를 매립함으로써 실리콘의 원자기호인 [Si]라는 원자 문자를 매립한 Si원자를 나란히 제작했다. 탐침 끝에 여러 가지 원자를 부착시킴으로써 여러 가지 원자종을 표면에 매립할 수 있으므로 반도체에서의 도펀트 원자의 정밀한 배치 등에 응용할 수 있다.
1. 실온에서도 탐침에 의해 수평원자 조작이 가능해져 원자의 위치 교환(재편성)이 가능하다.
2. 실온에서는 열에너지 때문에 시료 표면 위의 원자는 움직여 버려서 원자조작이 불가능하지만 매립되어 있는 원자라면 실온에서도 열적으로 움직이는 일은 없다.
3. 역학적 분광법과의 조합으로 원소를 식별하면서 다원소의 수평원자조작이 가능하다.
4. 이 원자의 교환을 이용하면 모든 원소에서도 원자조작을 실행할 가능성이 있어 많은 종류의 원소에 의한 복잡하며 새로운 재료와 디바이스를 탐색하는 도구로 기대할 수 있다. 일간공업

전자레인지로 농약 분해
- 광촉매의 효율 향상
東京理科大學의 堀越 智 강사 등은 마이크로파에 의한 광촉매 활성의 향상에 성공했다. 광촉매는 환경 분야를 비롯해 여러 가지 용도에 이용되고 있는데 물처리에 관한 실용화율은 낮다. 그 이유로, 오존과 염소법 등 화학물질을 사용한 처리법에 비해 처리속도가 늦다는 점을 들 수 있다. 이 문제점을 해결하기 위해 마이크로파를 사용했다. 오래 전부터 마이크로파는 통신이나 전자레인지 등에 이용되고 있어 우리들의 생활에 익숙한 기술인데, 화학분야에서의 이용은 결코 오래지 않다.
이산화티탄 광촉매를 포함한 색소 수용액에 자외선과 마이크로파를 동시 조사함으로써 자외선만을 조사한 분해법에 비해 현저하게 분해속도가 촉진된다. 이때 마이크로파를 조사함으로써 수용액의 온도가 상승하는데, 같은 조건에서 히터 가열을 실시하면서 자외선을 조사해도 분해율은 별로 향상되지 않는다. 이런 점에서 광촉매 분해법을 촉진시키려면 마이크로파를 이용해야 한다는 것을 명확하게 했다. 현재까지 여러 가지 모델 오염 물질의 분해로 이 방법의 특징을 정리하여 소위 마이크로파가 아니면 진행되지 않는 마이크로파 독자의 효과에 대해서 검토하고 있다.
한편, 처리량의 스케일 향상을 이루기 위해 마이크로파를 흡수하여 자외선을 발생하는, “마이크로파 여기 자외선램프”에 대해서도 개발을 추진해 왔다. 이 램프는 “무전극·무배선 램프”로, 석영 밸브 속에 가스가 봉입되어 있다. 따라서 소위 램프의 전구 끊김이 없기 때문에 램프의 수명이 현저하게 길다. 또한 램프의 형상도 전극에 의존하는 일 없이 사용 목적에 맞춰 자유롭게 성형할 수 있다는 점에서 처리장치를 간략하게 할 수 있다. 이 램프를 이산화티탄이 포함된 농약 수용액에 넣고 마이크로파를 조사함으로써 수용액 속에서 자외선을 이산화티탄에 효율적으로 조사할 수 있다. 또 조사된 마이크로파의 일부는 이산화티탄에 직접 조사된다는 점에서 마이크로파를 자외선과 마이크로파로 나누어 동시에 광촉매에 공급할 수 있게 된다. 이 방식으로는 통상의 자외선 조사에 의한 광촉매 반응에 비해 최대 약 80배의 분해 촉진 효과가 실증되었다. 전자레인지와 같은 범용 마이크로파 발생 장치를 이용해도 이 처리법은 실현할 수 있어, 화학약품 등을 사용하지 않는 새로운 고도 산화기술로서 여러 가지 환경 분야에 이용될 것으로 여겨진다. 일간공업

납을 사용하지 않은 압전 재료의 개발
강유전체인 압전 재료는 액정 디스플레이의 승압 트랜스, 잉크젯 프린터의 헤드, 흔들림 방지용 자이로센서 등 폭넓게 이용되고 있다. 현재는 압전 특성이 우수한 PZT(티탄산 지르콘산연(鉛))이 주류를 이루고 있지만, 환경에 대한 배려로 압전 재료의 납의 사용 억제가 요구되고 있다.
島根大學의 秋重幸邦 교수 등은 세라믹 적층 콘덴서 등에 사용되는 티탄산바륨(BaTiO3)을 재평가하여 불화칼륨(KF)의 첨가로 압전 특성이 높아진다는 것을 밝혀냈다. 불화칼륨은 850℃에서 융해하므로 고상반응에서의 KF첨가 티탄산바륨의 세라믹스화는 곤란하다. 그러나 불화칼륨을 용매로 하여 용매에서 티탄산바륨 단결정을 석출시키는 방법을 취하면 원료인 산화바륨과 산화티탄의 혼합비를 조정함으로써 바륨과 칼륨, 산소와 불소가 치환된 티탄산바륨(Ba1-XKXTiO3-XF)의 단결정을 육성할 수 있다. 이미 KF가 x=14%까지 치환된 단결정을 육성했다. 특히 조성 x가 10% 부근에서 3중 임계점 근방 조성이 되어 흔들림의 증대에 따라서 유전율이 증대하는 현상을 발견할 수 있었다. 이 조성으로 퀴리온도가 TC=55℃, 실온에서의 압전 정수가 d33=450pC/N, d31=240pC/N, 전기기계 결합정수가 K33=55%, K31=52%가 된다. 현재는 단결정의 크기는 5mm 전후에 그치고 있다는 점에서 앞으로 탑시드법 등의 결정육성기술과 세라믹화를 위한 기술개발이 검토되고 있다. 또 이 교수 등은 퀴리온도가 TC=470℃로 높으며, 유전율도 30,000에 달하는, 고온에서의 응용이 기대되는 신규 강유전 재료 BaTi2O5도 개발했다. 이 재료는 1150℃ 이하에서 안정한다는 점에서 소결이 어려워 저온합성이 필요하다. 따라서 졸-겔법에 의해 전구체 분말이 합성되었다. 스파크 플라즈마 소성으로 치밀 세라믹스가 생기는 이외에 스핀코팅으로 박막을 얻을 수 있다. 일간공업

전해법에 의한 초미립자
도전성 산화아연의 개발
九州大學의 中島邦彦 교수 등 연구팀(金子賢治准 교수, 薺藤敬高 강사, 助永壯平 조교)은 (주)平昭(연구원 高木 建)와의 공동연구로 전해법을 이용하여 산화아연에 알루미늄을 첨가한 초미립자 도전성 산화아연의 생성에 성공했다.
현재, 도전성 산화물로서는 ITO(인듐·주석 산화물)이 주류를 차지하고 있다. 그러나 주원료인 인듐이 희소금속으로 고가라는 문제점이 있다. 또 ATO(안티몬·주석 산화물)도 저저항을 보이는 재료인데, 환경문제 때문에 안티몬을 쓰지 않을 것이 요구되고 있어 이들을 대체할 수 있는 도전성 산호물의 개발이 필요하게 되었다. 따라서 값이 싸며 동시에 안전한 산화아연을 주원료로 하는 도전성 산화물이 주목을 받고 있다.
일반적으로 산화아연은 단체(團體)로는 충분한 도전성을 얻을 수 없기 때문에 알루미늄과 같은 3가의 금속원소를 첨가하여 도전성을 부여하고 있다. 시판되고 있는 대표적인 도전성 산화아연은 황산암모늄 등을 이용한 수용액으로 제조하는 경우가 많아 입자 지름이 커 불순물이 남는 등의 문제가 있었다.
이번에 개발한 초미립자 도전성 산화아연은 전해법으로 제작했다. 전해질을 포함하는 산화아연 슬러리에 알루미늄 전극을 넣어서 전기분해함으로써 산화아연에 알루미늄을 첨가했다. 얻어진 도전성 산화아연의 분체저항은 10Ω.cm로, 1차 입자경은 20㎚정도이다. 전해 조건과 열처리 조건으로 임의의 분체저항과 입자경으로 제어할 수 있다. 또 이 전해법은 각종 산화물 분체에 대한 금속의 복합방법으로서도 새로운 응용을 기대할 수 있다.
이번에 개발한 초미립자 도전성 산화아연은 수지, 고무, 도료 등의 대전방지재의 사용을 생각할 수 있다. 또 분체 저항을 더욱 낮춤으로써 투명전극 등에 대한 이용도 기대할 수 있다. 일간공업

보다 더 친환경적인 아이디어
Case Western Reserve 대학의 연구 그룹은 최근 진흙, 물과 치즈 처리 공정 중에 발생하는 폐수에서 발견되는 우유 단백질 카세인을 결합하는 것에 대해 연구하였다. 그 결과 이 연구팀은 300도의 열에 견딜 수 있는 단열 특성을 가진 폴리아미드를 발견해냈다. 기존의 기름으로 만든 폴리머 폼은 고온에서 열화되는 특성을 가지고 있다. 연구팀은 질흙의 에어로졸이 제련소에서 고온의 물질을 이송하는 단열되지 않은 수백 마일의 파이프들을 절연하는데 사용될 수 있을 것이라고 밝혔다.
이 최신 발견은 2005 북 해변 나노기술 비즈니스 아이디어 경진대회에서 david Schiraldi 마이크로분자 공학부 교수가 수상한 기술에 기반을 두어 진행된 연구 결과이다. 이 기술은 순수 진흙과 간단한 냉동 건조 공정을 이용하여 진흙 에어로졸 화합물을 저렴하게 만들 수 있는 장점을 인정받아 수상하게 되었다. 제작된 폴리머는 폼과 같은 촉감으로 작용하여 용기의 형태에 따라 어떤 모양으로도 제작할 수 있다. 진흙에어로졸은 CFC기와 같은 환경을 오염시키는 가스 거품의 주입 필요 없이 합성할 수 있다.
진흙에어로졸이 노에서 800도로 가열되면, 화학 변화가 일어나 경량 세라믹이 된다. 라텍스와 혼합이 되면 구부려질 수 있는 소재가 되고, 만약 자성 물질과 혼합되면 초경량 자석이 된다. 이 물질은 또한 전기적 전도체나 화학 반응 촉매로도 사용될 수 있다.
대학원생인 Matt Gawryla는 지속적인 진흙 에어로졸 화합물 실험으로 대통령 장학금을 받은 바 있다. “진흙 에어로졸의 플렉서블한 특성은 매우 놀랍습니다.”라고 경진대회에서 수상한 상금을 Aeroclay 사를 만들어 AeroClay 등록상표를 만들어낸 Schiraldi가 말했다.
Chilraldi 와 그 연구팀은 해조 단백질을 진흙 에어로졸에 첨가하는 실험을 수행하여 봤지만, 결국 카세인이 더 좋은 제품을 만들 수 있게 해준다는 것을 알아내는데 그쳤다. ACB

글로벌 그린 뉴딜
유엔 환경 프로그램은 다음과 같은 질문 내용을 포함한 “글로벌 그린 뉴딜”이라는 정책 요약을 발표하였다,
“이러한 [전 세계적인 금융 경제 위기에 대한] 반응이 중장기적으로 지속적인 후기 경제후퇴를 만들 것인가?”
“일자리 창출과 빈곤 퇴치를 위해 경제를 자극하는 동시에, 미래의 지속가능성을 위해 지금 투자하는 것이 비효율적이지 않고 현명한 것이 아닐까?”
UN 환경 프로그램 요약은 “향후 2년간 전 세계 GDP의 1%를 투자하면 글로벌 경제의 그린화를 위한 주요한 씨앗을 형성하는데 필요한 그린 인프라구조를 위한 임계질량을 제공할 수 있다”고 언급하였다. 이 금액은 약 7500억 달러로, 제안된 경기부양대책 예산의 1/4 수준이다.
글로벌 그린 뉴딜은 세 개의 커다란 목적이 있다. 세계 경제의 회복; 지속가능한 성장의 촉진; 그리고 탄소 의존도와 생태계 오염을 줄이는 것이 그것이다. 이 요약은 또한 세 가지 제안 범주가 있는데: 2009-2010년 동안 사용될 경기부양대책; 국내 정책의 변화; 그리고 국제적 정책 구조 변화가 그것이다.
UN환경 프로그램 정책 요약은 2009-2010년의 경기부양책 예산의 한부분이 에너지 효율 빌딩에 사용되어야 한다고 주장하고 있다. 정부는 에너지 효율 향상을 위한 빌딩 리모델링을 위해 투자해야 한다고 주장하는 한편, 또한 그린화를 시행한 가정과 사무실에 대해 인센티브를 제공해야 한다고 제안했다. 모든 에너지 사용과 온실 가스와 폐수 발생의 30에서 40퍼센트가 빌딩에서 발생하고 있다. 이 제안을 통해 에너지 사용의 즉각적인 감소와 일자리를 제공하여, 경기 부양책 예산을 현명하게 사용하도록 해줄 것이라는 예측이 지배적이다. 더구나 장기적으로 볼 때, 정부는 오염원 배출이 없는 빌딩을 위한 정책을 받아들이도록 권장해야 하므로 이 제안이 바람직하게 다가오고 있다.
즉각적인 사용이 필요한 또 다른 부분은 지속가능한 운송 분야이다. 정부는 경기부양책 예산을 보다 고효율의, 저오염 운송 모드와 인프라구조; 향상된 대중 교통수단; 그리고 보다 환경친화적인 차량의 개발을 위해 사용해야 한다. 현재 에너지 사용 패턴과 동떨어진 변화가 있지 않으면, 교통수단 에너지 사용이 연평균 2퍼센트 증가할 것이고 그와 관련된 온실 가스 방출도 증가할 것이다. 그러나 초기에 고려되어야 할 또 다른 분야는 청정에너지 프로젝트의 지속적인 금융 지원이다. “스마트” 그리드에 투자; 그리고 재사용가능한 인프라구조의 확충이 그것이다. 풍력, 태양광 그리고 지열 에너지에 대한 추가적인 개발이 계속되어야 한다. 재사용가능한 에너지 계획의 확장은 주요 산업 국가에만 국한될 것이 아니라 모듈 산업, 소규모, 열악한 지방 지역 및 오프그리드를 위한 청정에너지 기술이 모두 포함되어야 한다.  UN 환경 계획 요약 “글로벌 그린 뉴딜”에서 볼 수 있다. ACB

무지개 색상을 검출해내는 새로운 나노튜브 장치
Sandia 국립 연구소의 연구진은 나노미터 크기의 분해능에 초소형 디지털 카메라, 높은 광흡수 능력을 가진 태양 전지를 가능케 할 광학 검출장치를 개발하기 위한 장치를 개발하고 있다. 그러나 연구팀은 본 프로젝트의 단기적인 개발 목표는 기초 과학 연구라고 강조하였다.
Xinjian Zhou, Francois Leonard, Andy Vance, Karen Krafcik, Tom Zifer와 Bryan Wong은 가시광전의 모든 영역을 검출할 수 있는 첫번째 나노튜브 장치를 만들었다. 이 장치는 과학자들이 단일 분자 변화를 연구하여 어떻게 분자가 빛에 반응하는지, 형태를 바꾸는지, 그리고 어떻게 분자와 나노튜브가 상호작용하는지 알 수 있도록 해준다. 많은 다른 최근 연구와 같인 Sandia 연구팀은 자연으로 돌아가 사람의 눈을 연구하여 모델을 개선하였다고 한다. 빛이 사람의 눈에 있는 망막에 부딪히면, 화학적, 전기적 연쇄 반응이 일어나게 된다. 포톤이 망막에 있는 분자의 빛에 민감한 부분인 크로모포어를 때린다. 그 포톤의 상호작용으로 분자의 형태가 바뀌고 궁극적으로 신경을 자극하게 된다. 비슷하게 빛이 색상 검출기에 있는 크로모포어를 때리면 분자의 구조가 바뀌게 된다. 그리고 다음에, 단일벽 탄소 나노튜브로 만들어진 트랜지스터 모드가 변화하게 된다. “우리 눈에 있는 뉴런은 망막 분자 앞에 있어서 빛이 뉴런을 지나 분자를 때리게 됩니다.”라고 Zhou가 말했다. “루니는 나노튜브 트랜지스터를 분자 뒤에 놓아 보다 효과적인 디자인을 했습니다.”
초기 연구는 각각의 나노튜브 검출기를 사용하여 짧은 파장의 빛을 검출 하는 것이었다. 그러나 Sandia 검출기는 보다 민감해 40W/m2로, 지구 표면에 도달하는 태양빛의 3퍼센트에 불과한 양이다. “염료가 나노튜브와 너무 가깝기 때문에 작은 변화가 장치에 큰 신호로 바뀌게 되는 것입니다.”라고 Zhou가 설명하였다.
Zhou와 Krafcik은 단일벽 탄소나노튜브로 작은 트랜지스터를 만들었다. 이들은 탄소나노튜브를 실리콘 웨이퍼에 증착시킨 후 사진식각 공정을 통해 전기적 접촉이 가능한 패턴을 정의하였다 한편, Vance와 Zifer는 분자를 합성하여 세 가지 다른 타입의 첨가 크로모포어를 만들어 각각 가시광선의 빨강, 녹색, 오랜지 대역을 담당하도록 하였다. Zhou는 염료 용액에 웨이퍼를 담가 크로모포어가 나노튜브에 달라붙도록 만들었다.
“검출은 이제 태양 빛의 3퍼센트 정도만 있으면 됩니다. 현재 상용화 되어 있는 디지털 카메라의 감도와 견주어도 될 정도 수준입니다.”라고 Zhou가 말했다. “빛 흡수를 더 좋게 하기 위해 일종의 안테나 같은 것을 첨가했으면 하는 소망이 있습니다.”
이 연구팀은 적외선 검출을 위한 검출기 개발에 도전하고 있다. “우리는 이 원리가 적외선에도 적용될 것이라고 생각하고 있고 현재 많은 연구가 진행되고 있습니다. 적외선을 검출 할 수 있는 염료를 찾고 있는 중이지요.”라고 Vance가 말했다.
“우리가 이 연구를 하는 이유의 대부분은 광검출기를 개발하기 위해서지, 탄소 나노튜브 장치를 통제하는데 관련된 공정을 이해하는 것이 아닙니다.”라고 2008년 9월에 출간된 The Physics of Carbon Nanotubes의 저자인 Leonard가 말했다.
다음 단계는 나노미터 크기의 광 검출기를 만드는 것이다. 이러한 장치를 대규모로 제작하면 전원 공급장치 없는 광 검출기나 태양 전지에 사용될 수 있다. “전류 변화를 모니터링하는 대신에 우리는 전류를 만들어 내고 있습니다. 우리는 어떻게 하면 되는지 알고 있지만 구현하는 것은 많은 연구가 수반되어야 할 것 같습니다.”라고 Vance가 말했다. ACB

MIT의 흥미있는 연구과제인 그래핀(graphene)
MIT는 1960년대에 Mildred Dresselhaus교수와 그녀의 물리학자 남편인 Gene이 다층 그래핀을 연구한 이래로 50년 째 그래핀에 대한 연구를 진행하고 있다. 그 당시에 많은 단일 층 형태는 만들어지거나 존재할 수 없을 것이라는 생각이 지배적이었다. “그것은 매우 논쟁의 여지가 많았었고, 회의적인 사람도 많았습니다.”라고 Dresselhaus가 말했다.
이제 MIT의 연구진은 어떻게 그래핀의 강도 특성을 강화시켜 많이 만들어낼 수 있을까에 집중하고 있다. 몇몇 연구팀은 그래핀의 물리적, 화학적, 전기적 그리고 공학적 특성 연구에 집중하고 있다. 그래핀 내부에 존재하는 전자의 이동도는 지금까지 알려진 어떤 물질보다도 높다. 그리고 그 강도는 철강 재료에 비해 200배나 크다. 그래핀은 다이아몬드와 같이 탄소 원자들이 일정한 형태로 배열된 독특할 정도로 단순한 재료이다. 탄소 원자는 서로 또는 다른 원자와 강하게 결합하는 경향이 있다. 그래핀이 형성하고 있는 분자 결합는 만들어지기 쉽지만 파괴하기는 어렵다. 이것이 바로 그래핀의 강도가 그렇게 강한 이유이다.
“이 그래핀이 당신이 생각하는 가장 단단한 물질일 것입니다.”라고 그래핀을 전자기기에 응용하기 위해 연구 중인 팀의 리더를 맡고 있는 전기 컴퓨터 과학과 부교수인 Tomas Palacios가 말했다. 그는 계속해서 “지금까지 여러 해 동안 사람들은 그래핀은 불가능한 재료라고 생각했습니다. 자연에 존재하지 않을 거라고 생각했습니다. 그러나 사람들은 이제 60년도 더 된 이론의 관점에서 연구를 진행하고 있습니다.”
MIT의 그래핀 연구 프로젝트
사람들이 그래핀에게 가지고 있는 한 가지 바람은 그래핀이 현재 한계에 부딪힌 더 작고 빠른 실리콘 칩을 제조하는 기술의 문제를 해결해 주는 것이다. 그래핀은 또한 컴퓨터 칩과 다른 전자 장치들을 연결하는 구리를 대체하여 사용될 수도 있다. 그래핀의 장점은 낮은 저항과 그로 인한 더 작은 열발생량이다.
또 다른 MIT 그룹은 그래핀이 원자 한층의 두께로 이루어져 있기 때문에 생긴 그 투명한 특성에 초점을 맞추고 있다. 그렇기 때문에, 그래핀은 발광 다이오드나 고효율 태양전지와 같은 광-기반의 제품에 사용되는 투명 전극을 만드는데 사용될 수도 있다. 이를 태양전지에 적용하는 기술은 전기 공학부 교수인 Vladimir Bulovic과 Karen Gleason 교수에 의해 연구되고 있다.
또 다른 MIT의 프로젝트에서 물리학과 조교수인 Pablo Jarillo-Herrero는 그래핀의 기분 물리적 특성과 양자 효과 연구에 응용할 수 있는 방법에 대해 연구하고 있다. 예를 들어, 상대성 양자 역학 법칙에 의하면 그래핀 내부에서 전자는 마치 질량이 없는 입자처럼 이동한다고 한다. 이것은 큰 중력장이나 우주에서 빛의 속도에 가깝게 이동하는 물질에게 나타나는 특성이다. 그러한 거동은 그래핀 장치에 의해 보이는 초고속 이동도 때문이다. Jarillo-Herrero는 재료가 너무 생소하기 때문에 그 기본적인 물성들이 새롭게 발견되고 있다고 말했다.
그래핀 생산
그러나 상업화의 측면에서 생각하면, 많은 양의 그래핀을 생산하는 방법을 찾는 것이 핵심적인 일이다. 전기공학과의 조교수인 Jin Kong은 상업적인 수준으로 그래핀을 제조하는 방법에 대해 연구하고 있다. 이 팀은 대량 생산이 용이한 기술인 화학 기상 증착법을 이용하여 그래핀 시트를 생산해낸 바 있다. Kong이 개발한 기술은 기존의 반도체 공정과 매우 호환성이 좋은 장비를 사용한다. 이 방법은 상당히 직관적으로 비용이 비싸지 않기 때문에 상업화가 용이할 것 같다고 Kong이 설명하였다. 그녀는 컴퓨터 칩과 같은 실제 제품에 사용되기 위해 그래핀 시트의 품질과 균일성을 더 향상시켜야 할 필요가 있다고 덧붙였다. 그러나 다른 기술, 예를 들어 태양전지 전극과 같은 부분에서는 지금의 공정으로도 사용이 가능한 상태이다.
그래핀의 상업화에 대해 약간 회의적인 Dresselhaus는 “차세대 반도체 전자공학을 이루어 나가는 것은 10년도 더 지나야 가능한 이야기 입니다.”라고 말했다. 그녀는 비록 실제로 제품이 나오는지는 지켜보아야 할 일이지만 그래핀의 물성과 그 강도는 여전히 매력적이라고 덧붙였다. ACB
미세 선 그리기
미국의 MIT 연구진은 36nm 폭의 선을 비슷한 간격으로 여러 번 반복하여 패턴을 형성하는데 성공했다고 밝혔다. “흡광 변조 (absorbance modulation)이라고 하는 이 새로운 기술은 패턴을 형성하는데 사용되는 빛의 파장의 1/10 크기의 선을 형성할 수 있게 해준다.
MIT 전자 실험실의 기술자인 Rajesh Menon은 기술은 “칩을 만드는데 큰 파급효과가 있을 것”이라고 말했다. 그는 또한 이 기술은 나노 크기의 패터닝에 의존하고 있는 나노포토닉스; 나노나유체공학; 나노전자공학; 그리고 나노생물학 시스템과 같은 새로운 분야에 획기적인 발전을 가져올 것이라고 말했다.
마이크로 칩에 형성되는 매우 얇은 폭의 선들을 식각해내는 기술은 어떤 파장의 빛을 노출시킬 때 가려지는 부분과 투명해서 가려지지 않은 부분을 만들어내는 재료에 달려있다. 그러한 재료는 새롭지는 않지만 이 기술은 극단적으로 얇은 선을 만들어내기 위해 이러한 특성을 이용할 수 있는 새로운 방법을 고안해낸 것이다.
식각 분해능은 현재 기술이 패턴을 형성하는데 사용되는 빛의 파장에 의해 결정되기 때문에 한계가 있었다. 대부분의 패터닝 기술들은 사용된 빛의 파장보다 훨씬 작은 패턴을 형성하지 못했다.
이 새로운 기술의 핵심은 간섭패턴을 이용하는 것이다. 연구진은 광색성(光色性) 재료에 간섭 패턴 쌍을 통과시켜 빛을 조사하였는데, 각 빛은 다른 파장을 가지도록 하였다. 어떤 파장의 밝은 줄이 다른 파장을 가진 어두운 줄과 부딪히면, 극히 얇은 선이 광색성 재료 표면에 형성된다. 이러한 띠 층이 마스크로 사용되게 된다. 이러한 아이디어는 현상지에 네거티브를 통해 빛나게 만드는 것과 유사한 원리이다.
MIT의 연구진은 사용된 빛 파장의 10분의 1너비의 선을 형성하는 것이 가능하다고 마랬다. 앞으로 더 개발되어야 할 부분은 초기에 빛이 노출 된 후에 깔끔하게 불투명한 부분을 남길 수 있는 광색성 재료를 찾는 것이다.
Menon은 한 회사가 이 기술을 개발하고 있다고 말했으며 향후 5년 정도 이내에 상업화 될 것으로 내다보았다.
MIT 연구팀에는 대학원생 Trisha Andrew와 Hsin-Yu Tsai가 소속되어 있다. 이 새로운 발견에 대한 기사는 2009년 4월 10일에 사이언스지에 처음 소개되었다. ACB