나노기술과 펨토과학에 대하여

소개글

나노기술과 펨토과학에 대하여에 대한 보고서 자료입니다.

목차

# 나노기술 [nano-technology] 이란?

# ‘나노기술의 아버지’로 불리는 리차드 파인만 (Richard Feynmann)

#나노(nano)세계란?

*과거에 이미 사용되었던 나노기술의 예시*

#나노의학

# 펨토과학(Femtoscience)

# femto chemistry

# sources

본문내용

형성되며, 또한 위치변화를 일으키기 때문이다. 물질 내에서의 원자의 운동속도는 약 1 km/sec 정도에 이르며, 결국 옹스트롬(Å: 1Å=10-10 m) 정도의 거리에서 원자영역의 동역학을 기록하기 위하여 필요한 시간은 약 100펨토초가 되기 때문이다. 결국 물질의 평형상태에 이르기 전의 상태를 연구하고 원자나 분자의 진동운동과 회전운동보다 빠른 상태에서의 물리적, 화학적, 생물학적 변화를 관측하기 위해서는 펨토초 영역의 시간 분해능이 필요함을 알 수 있다.
이러한 펨토과학은 펨토초 영역의 극초단 레이저의 발달로 인하여 가능하게 되었다. 1960년대 초에 레이저 펄스폭을 줄일 수 있는 Q-switching 기술이 개발되어 나노초(nanosecond) 시대가 열리게 된 이후 1960년대 중반에 펄스폭을 더욱 줄일 수 있는 모드잠금(mode-locking) 기술이 개발되어 피코초(picosecond) 시대가 도래하였다. 그 이후 1974년에 포화흡수 및 이득을 이용한 모드잠금 기술이 E. Ippen 등에 의하여 개발되어 펨토초의 레이저 광을 얻을 수 있게 되었다.[2] 현재까지 세계적으로 가장 짧은 레이저 펄스폭은 4펨토초이며 1999년도에 기네스북에 가장 짧은 펄스로 기록되었다.
이집트 출신의 화학자 Ahmed Zewail은 펨토초 레이저를 이용하여 초고속 화학반응을 규명한 공로로 1999년도에 노벨 화학상을 수상하였다. 한편 1985년과 1991년에 G. Mourou와 D.E. Spence에 의하여 각각 Chirped Pulse Amplification (CPA) 기술과[3] Kerr Lens Mode-locking (KLM)기술이[4] 개발되어 펨토초영역의 극초단 레이저는 그 출력이 테라와트(terawatt, 1TW=1012 W)급으로 증가되면서 펨토과학은 그 응용영역이 급속도로 확대되기 시작하였다.
# femto chemistry
이집트계 미국의 화학자 A.H.즈웨일에 의해 확립되었으며, '펨토화학'을 개척한 공로가 인정되어 1999년 노벨화학상을 받았다. 1펨토 초는 10-15에 해당하는 아주 짧은 시간이다. 예를 들어 1펨토 초를 1초에 대응시키면 1초는 3,200만년의 길고 긴 지질학적인 연대가 된다. 이처럼 펨토 초는 시간을 미분한 것이다. 펨토의 관점에서 시간을 본다면, 지금 우리는 모든 사물의 시작과 결과만을 보게 되는 것이다.
이러한 생각을 기초로 이루어진 펨토화학은 아주 짧은 시간에 일어나는 화학반응을 아주 느린 화면으로 찍어 화학반응이 이루어지는 동안의 중간과정을 모두 보여준다. 이렇게 보여지는 중간과정에서 발생하는 중간생성물을 유용하게 활용하면 인류의 복지를 향상시킬 수 있다.
예를 들어 의학이나 생물학에서는 동식물의 조직 속에서 일어나는 화학반응을 실시간으로 관찰할 수 있게 된다. 이러한 반응에서 원자의 움직임을 정확히 알 수 있게 되면서 어떠한 중간과정을 거쳐 반응이 일어나지를 알 수 있다. 따라서 중간과정을 임의로 변화시키는 것이 가능하게 되는 것이다. 이처럼 생물학·의학·물리학·분광학 등의 여러 방면에서 응용할 수 있다. 따라서 펨토화학은 나노테크놀러지의 모태가 된다.
최근 오스트리아의 물리학자가 인간이 볼 수 있는 순간의 한계를 펨토 초의 1천분의 1인 아토 초(10-18초) 단위까지 줄이는 데에 성공하였다. 이처럼 앞으로도 원자와 분자의 움직임으로 일어나는 화학반응을 더욱더 짧은 시간 간격으로 관찰할 수 있게 하기 위한 노력은 계속될 전망이다.
# sources
*새시대의 화학 제2판
*두산 세계대백과 사전
*마크래트너 (번역 김희봉)책<미래를 위한 기술 나노 테크놀러지>
*http://cnnc.skku.ac.kr

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나노,   나노기술,   나노의학,   펨토