나노테크놀러지 융성시대 맞아 다이아몬드 소재로서 다채로운 용도 급부상 편집부(외신) 표면의 구성으로 단전자 디바이스 개발 早大 나노테크놀러지의 융성과 함께 다이아몬드가 소재로서 주목되고 있다. 다이아몬드는 지구상에서 가장 단단한 물질로 알려져 있는데, 표면의 화학적인 구조 등, 그밖에도 유니크한 특징이 있어 다채로운 용도를 기대할 수 있기 때문이다. 응용분야는 반도체, 미세가공, 데옥시리보 핵산(DNA)칩, 바이오센서 등 폭넓다. 早稻田, 東京理科 두 대학의 연구로 그 일단을 찾았다. 나노테크놀러지의 융성으로 주목 각종 반도체를 제작 早稻田대학 이공학부 전자·정보통신학과의 川原田洋 교수 연구실은 과학기술진흥사업단의 전략적 기초연구추진사업의 일환으로 다이아몬드의 표면을 이용한 여러 가지 디바이스에의 응용에 주력하고 있다. 다이아몬드는 본래 절연체이나 천연 다이아몬드에는 반도체도 있다. 이것은 다이아몬드의 최표면 부분의 차이에 의한 것으로 수소로 덮인 표면에서는 「최표면 근처만이 가장 전기가 잘 통한다」(川原田 교수). 반대로 수소로 덮인 표면은 탄소 위에 원자가 단 한 층이라는 “극박(極薄)”으로 이어져 있고, 이 「한 개의 층만 바꾸면 성질이 완전히 달라져 버린다」.(川原田 교수) 표면이 수소로 덮인 다이아몬드에 원자간력현미경(AFM)의 바늘 끝을 접촉시키면 그 부분만 산소로 치환된다. 이 기술을 사용하면 반도체 영역과 절연영역을 나노미터 오더로 분류해 만든 트랜지스터와 전자를 하나씩 제어하는 단전자 트랜지스터를 제작할 수 있다. 바이오테크놀러지에도 활용 다이아몬드 표면의 분류조성은 바이오테크놀러지에도 활용할 수 있다. 다이아몬드 표면에 선택적으로 생체분자를 고정시키는 것으로 다이아몬드 표면을 활용한 DNA칩에서는 실리콘 표면의 100배 고밀도로 고정화가 가능하다. 그밖에도 액체 속에서 움직이는 전류효과 트랜지스터(FET)나 바이오센서 등 응용범위는 넓다. 표면을 미세화 가공 공구의 초정밀 마무리 가능 東京理科大 신기술 연속 개발 한편 東京理科대학 기초공학부 전자응용공학과의 宮本岩男 교수 연구실은 집속 이온빔과 전자빔을 사용, 다이아몬드 표면을 임의로 미세가공하는 기술을 개발했다. 나노미터 오더의 가공이 가능하여 다이아몬드의 새로운 용도를 개척할 수 있는 단계에 접어들었다. 이 기술을 사용하면 선반, 프라이스반에 사용되고 있는 다이아몬드 나이프의 미소 크랙(결함)을 복구할 수 있는 등, 기계공구의 “초정밀 마무리”가 가능하게 된다. 또 다이아몬드 표면 수식기술에도 사용할 수 있고, 주입하는 가스의 제어로 다이아몬드의 최표면을 반도체나 절연체로 만드는 일도 자유자재로 할 수 있다. 반도체 업계 등에서 이용되고 있는 광(光)리소그래피 기술을 대신할 새로운 리소그래피 기술의 실험도 산업기술종합연구소와 공동을 진행하고 있다. 수 십 나노미터 사이즈의 주형을 다이아몬드로 제작하는 것으로 「나노미터 사이즈의 금속 틀을 한 번에 만들 수 있다」(谷口淳 조교)고 한다. (NK)