나노 요약 정리

목차

1. 나노란 무엇인가?

2. 나노물질의 특성

3. 나노(구조)를 만드는 방법

4. 자연에 존재하는 나노(구조)

5. 인공적인 나노 응용사례

6. 나노의 측정방법

# 참고자료 #

본문내용

거두었는지에 대한 정보를 제공하지 않고 있어 성능에 대해서는 아직 검증이 필요 하다. 이외에도 테니스공이나 골프공에도 나노기술이 적용되었는데 테니스공의 경우 공기의 투과율을 낮추어 테니스공의 수명을 더 길게 한 제품이 출시되었고, 골프공의 경우 표면을 소수성 처리하여 비거리를 향상시킨 제품이 있으나 나노기술의 효과가 검증되지는 못했다.
(5) 건축용 제품(Home improvement)
- 이 분야에서는 아직 나노기술 제품들이 그리 많지는 않다. 이산화 티타늄을 이용하여 표면의 오염물질을 분해하는 광촉매 판유리나 지붕소재 등이 있다. 나노소재의 뛰어난 단열특성을 이용한 제품들도 있다. 나노 실리카 에어로젤은 매우 뛰어난 단열 특성을 가지고 있어 훌륭한 단열재로 사용이 가능하지만 높은 가격 때문에 아직 널리 쓰이지는 못하고 있다. 이외에도 연꽃잎과 같은 발수효과를 가진 나노페인트 등이 있다.
(6) 가정용 제품(Household products)
- 가정용 제품 중 나노기술이 적용된 대표적인 제품으로는 눌어붙지 않는 프라이팬 이다. 이 프라이팬은 나노복합재(nanocomposite)를 표면 처리하여 요리가 눌어붙지 않게 한다. 또한 은나노의 항균 기능을 이용한 제품들이 가정용으로 많은데 에어컨 필터, 세탁기, 냉장고가 바로 그것이다.
6. 나노의 측정방법
- 이런 나노테크놀로지를 선도하고 있는 핵심기술은 지난 80년대에 발명된STM(Scanning Tunneling Microscope)과 AFM(Atomic Force Microscope)을 포함하는 원자현미경 (Scanning Probe Microscope)이다. '원자는 너무 작아서 아무리 좋은 현미경으로도 볼 수 없다'는 기존의 통념을 깨뜨린 원자현미경은, 제1세대인 광학현미경과 제2세대인 전자현미경 다음의 제 3세대 현미경으로 자리잡아가고 있다.
광학현미경의 배율이 최고 수천 배, 전자현미경(SEM)의 배율이 최고 수십만 배인데 비해 원자현미경의 배율은 최고 수천만 배로서, 개개의 원자를 관찰할 수 있는 분해능 을 가지고 있다. 투과식 전자현미경인 TEM도 수평방향의 분해능은 원자단위이나 수직방향의 분해능은 훨씬 떨어져 개개의 원자를 관찰할 수는 없다. 원자현미경의 수직방향의 분해능은 수평방향보다 더욱 좋아서 원자 지름의 수십분의 일(0.01㎚)까지도 측정해 낼 수 있는 것으로 알려져 있다.
주사형 터널 현미경(STM)은 텅스텐이나 백금 등 단단하고 안정된 금속을 전해 연마 라는 방법으로 그 끝을 뾰족하게 만들어, 그 바늘(탐침)을 측정하고자 하는 시료에 접근 시켜 주사한다. 그때 탐침과 시료의 거리가 몇 nm 이하가 되면, 터널링 효과에 의하 여 바늘로부터 터널 전류가 흐르게 된다. 터널 전류는 바늘과 시료의 미묘한 거리에 따라 크게 변화하므로, 이 터널 전류의 변화를 기록하거나, 터널 전류가 일정하게 되도록 탐침을 상하로 움직여 시료의 요철을 검출하고 이를 화상화하는 것이 주사형 터널링 현미경의 주요 원리이다. 주사형 터널 현미경은 도전성의 시료에 사용되고, 시료에 도전성이 없을 경우에는 탐침과 시료 사이에 작용하는 원자끼리의 인력(반 데르 발스의 힘)을 이용하는 원자간 인력(原子間引力)현미경(AFM)을 사용한다. 이 두 가지 현미경 및 이들의 원리를 응용한 현미경을 통틀어 ‘주사형 프로브(probe) 현미경’이라 한다.
nm의 세계를 관측하기 위해 만들어진 주사형 터널 현미경은 실험 중 우연히 탐침으로 원자덩어리를 튀겨 내거나 갖다 붙이거나 할 수 있다는 것이 알려졌다. 처음에는 원자 수백 개의 덩어리를 깎아 내는 정도의 조작밖에는 하지 못했지만, 지금은 원자 하나 하나를 깎거나 원자를 늘여 세워 글자를 쓰는 일도 가능해졌다. 원자 하나하나를 조작 하기 위해서는 주사형 터널 현미경의 탐침으로 원자를 직접 밀거나, 또는 원자에 탐침 을 접근시켜 전압을 가하면 원자가 탐침에 달라붙는 것을 이용한 것이다. 이때 곤란한 것은 원자가 움직이고 있기 때문에 액체 헬륨 등으로 저온 상태를 만들어 원자를 고정 시켜야 한다는 점, 그리고 전압을 가할 때 원자의 종류에 따라 적절한 전압이 가해져야 한다는 점이다. 전압이 지나치게 높으면 원자는 튀어 나가거나 증발해 버린다. 탐침과 원자의 이러한 조작을 전자 현미경으로 지켜 보면서 할 수 있다.“몇년 뒤에는 주사형 터널 현미경의 탐침이 하나가 아니라 둘셋으로 늘어나게 될 것이다. 그렇게 되면 더욱 고도의 조작이 가능해진다. 그리고 몇십 년 뒤 나노테크놀로지가 발달하여 나노 머신이 등장하면, 원자의 조작은 지금과 비교할 수 없을 정도의 수준에 이를 것이다.” 이것은 도쿄 공업대학의 다카야나기 교수의 예상이다.
현재 원자현미경은 주로 연구용과 산업용 분석, 측정 기기로 쓰이고 있다. 연마된 광학 렌즈나 증착막의 두께 및 굴곡도 측정에서부터 천연광석의 표면분석에 이르기까지 종래 보다 더 작은 단위로 측정하려는 모든 곳에 활용되고 있다. 산업용으로는 반도체의 표면계측 및 결함 분석, 콤팩트디스크, 자기 디스크나 광 자기 디스크 등에 쓰인 비트의 모양새 조사 등에 쓰이고 있으며 최근 큰 성장을 보이고 있는 평판디스플레이(FED)의 제조공정 분석장비로도 활용되고 있다.
원자현미경은 진공상태나 대기 중 뿐 아니라 액체내에서도 작동해 살아있는 세포내의 구조나 세포분열 등을 관찰할 수 있다.. 전자현미경이 진공상태에서만 가능하다는 것을 감안하면 원자현미경의 응용범위가 대단히 넓다고 할 수 있다. 원자현미경은 관찰, 측정에 그치지 않고 초소형로보트의 기능도 할 수 있어서 나노리소그래피(사진묘사), 나노머시닝(절삭), 나아가 분자의 합성 등의 연구에도 이용되고 있다.
원자현미경은 기존의 어떠한 현미경이나 측정기기보다도 분해능이 좋고 다양한 성질을 측정할 수 있을 뿐만 아니라 거의 모든 환경에서 사용할 수 있기 때문에 나노세계의 눈과 귀로서 각광을 받고 있는 것이다.
# 참고자료 #
- 나노소재기술개발사업단(http://www.nanoedu.re.kr)
- 나노산업기술연구조합 (http://www.nanokorea.net)
- Nano Weekly 213, 214호
- 네이버 오픈지식

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나노,   화학,   생활,   나노화학