고학기술진흥사업단(JST)의 ‘세라믹스의 초미세 질서구조와 기능발현’(연구대표 幾原雄一 東大 교수) 연구팀은 세라믹스의 결정에 나노양자세선 다발을 도입, 전기를 통하게 하는 초고온 투명 세라믹스의 개발에 성공했다. 세라믹스라는 절연체 속에 고밀도의 나노 전도(電導) 경로를 도입한 이 성과는 전혀 새로운 소자의 개발을 제창한 것이다. 전기를 통하는 세라믹스는 세라믹스 결정에 열이나 압력을 가해 고밀도이며 규칙적으로 정렬한 결정의 주름을 만들어 그 속에 금속을 도입한다. 구체적으로는 사파이어 결정을 1400℃에서 열처리하고 결정 안에 전위(가동전위)를 발생. 다시 1200℃에서 열처리하여 변형시켜 결정 속에 1평방센티미터당 10억 개라는 고밀도 전위를 만들어냈다. 이 사파이어 결정을 잘라 박막으로 만들어 다시 열처리하여 전위의 방향을 일정방향으로 배열시켰다. 이 단결정 박막에 금속티탄을 증착시키고 아르곤 속에서 1400℃의 온도에서 2시간 가열하면 티탄 원자가 전위 속으로 들어가 직경 5나노미터의 금속세선이 사파이어 결정 안에 고밀도로 형성되었다. 전기전도율은 산화물티탄과 같은 1 센티미터당 약 1×10의 마이너스 1승 디멘스였다. 이 연구팀은 이 신기술을 응용함으로써 전위구조 배열제어라는 새로운 발상에 기초한 재료설계, 대용량 디바이스의 개발, 절연체를 우수한 전도체로 만드는 기술, 투명전도체, 세라믹스의 방전가공 등 많은 분야에서 새로운 전개를 기대할 수 있다고 보고 있다. (NK)