출처 년 월 일
[ : http://lfw.pennnet.com/Articles/Article_Display.cfm?Section=Onli, 2004 6 18 ]
은 표면 방출 레이저 다이오드에 기 Quintessence Photonics Corporation(QPC)
초하여 2차원(2-D) 고출력 레이저 다이오드 어레이를 개발했다고 발표했다. 시연 중에는 25개의 세 열에서 배열된 75개 레이저 다이오드의 광 출력이 100 W 이상 이었으며 1000 W 이상으로 조절할 수 있다. 이러한 성능 수준은 2004년 4/4분기 에 직접 다이오드 용접의 시연에 대한 단계를 설정한다. 이렇게 소형화된 밝은 구성 부품은 산업 및 국방 부문의 큰 관심을 끌었다.
이러한 고 출력 광 방사능의 표면 방출을 통해 수많은 산업 및 의학용 도구로
"
사용되는 레이저 다이오드 부품의 소형화 및 비용 절약을 가져올 수 있을 것입니 다,"라고 QPC의 의장이자 사장인 Jeffrey Ungar는 말했다. "우리의 독특한 표면 방출 설계를 통해 광 밝기와 신뢰도도 높아질 것입니다."
표면 방출기에만 가능한 QPC 설계의 특징에 따라 광 밝기와 신뢰도도 높아질 것이다. 기존 레이저 다이오드는 만드는 구조가 복잡하고 사용하기 전에 서로 분 리하여 처리해야 하며 공동의 끝 부분이 먼지 및 습도의 영향을 받는 환경에 노 출되며 각각의 정교한 냉각기를 서로 위에 쌓아두어야 한다 단일 다이오드 열을( 갖고 있는 각 레이저 "막대 에 대하여 하나의 냉각기가 해당됨" ). 2-D QPC 어레이 는 270 W/cm2를 방출한다. 이 밝기는 기존 레이저 설계의 한계에 가깝지만 QPC 플랫폼을 1000 W/cm2 이상으로 조정할 수 있다.
방출기를 사용하여 Nd:YAG 레이저 등 고체 상태의 레이저를 펌프질하고 물질을 직접 처리할 수 있다 (방출기가 매우 밝아 하위 밀리미터 직경 지점으로 킬로와 트 레벨 빔을 집속 시킬 수 있다).
그라파이트 나노튜브
출처 년 월 일
[ : http://www.nikkan.co.jp, 2004 6 15 ]
흑연 이라고도 불리는, 공업분야에서 다양하게 이용되고 있는 중층 구조의
「 」
탄소재료인 「그라파이트(graphite)」를 관과 같이 구부린 새로운 탄소 나노 재 료가 토쿄대학 대학원 소오다 교수팀에 의해 개발됐다. 카본나노튜브(CNT)를 몇 층 겹친 구조로, 산화처리하면 전류를 통하게 되는 등, 그래파이트와 CNT의 특징 을 모두 가지고 있다. 직경이 CNT의 10배인 관 안에 다른 물질을 채우면, 보다 고도의 기능을 갖게 할 수도 있다. 반도체 전자 부품을 중심으로 폭넓은 분야에・ 응용 할 수 있을 것 같다. 이 결과는 과학기술진흥기구(JST)의 연구지원 프로젝 트의 성과로, 연구팀은 이 새로운 재료를 「그라파이트 나노 튜브」라고 이름 붙 였다.
그라파이트는 탄소 원자를 정점으로 하는 6 각형의 구조체가 시트 모양으로 이 어져 있는 물질인 「그라펜」이 몇 층 겹쳐져서 만들어진다. 한편, CNT는 그라펜 이 1매씩 나선형으로 감아 올라간 나노 스케일의 관으로, 기본이 되는 원자 배열 은 같지만 그래파이트와는 다른 성질을 가진다.
개발된 신재료는 그라펜 대신에 그래파이트를 나선형으로 감아 관을 만들고 있 는데, 길이가 CNT 수준의 0・05 밀리미터, 외경은 20 나노미터로, CNT의 약 10배 가 된다. 이 튜브 안에 기능성 물질 등을 채워 새로운 성질을 만들 수도 있다.
또 그라펜의 자체 조직화 하는 성질을 계승하고 있어, 6각형의 분자 덩어리를 어떤 종류의 용액에 넣어 조금 손보는 것만으로 스스로 튜브 모양으로 된다. 섭 씨 1000도 전후의 고온으로 열처리 하는 CNT에 비해 만드는 수고를 크게 생략할 수 있다.
연구팀에서는 자성을 가지는 튜브, 산소나 수소를 저장해 수송하는 튜브, 체내 의 특정 장소에 유전자를 옮기는 튜브 등, 다양한 용도를 전망하고 있다. 자세한 것은 「사이언스」6월 일호에 소개되었다4 .
나노 소자의 자기조립
출처 년 월 일
[ : http://physicsweb.org/article/news/8/6/7 , 2004 6 15 ]
아일랜드의 물리학자들은 최초로 중간 규모 기기 부품의 "핸즈프리" 조작이 가 능한 새로운 기법을 개발했다. 이 방법은 전기장을 이용하여 부품의 조립을 통합 시스템에 통합하며 전자 기기를 만드는 기존 기법의 대안이 될 수 있다 (A O'Riordan et al. 2004 Nano Letters 4 761).
중간 규모 부품은 각 분자 사이에 놓는 치수를 가지며 나노미터의 지름에 밀리 미터 크기의 육안으로 보이는 물체이다. 각 기기를 집어 칩 표면에서 미리 선택 한 위치에 배치하는 마이크로 로봇식 “핀셋”으로 중간 규모 부품이 포함된 발 광 다이오드 및 기타 시스템을 조립한다. 예를 들면 전형적인 판매용 광전자 조 립 기계는 시간당 최대 250개 기기를 구성할 수 있으며 치수 약 250 미크론 x 미크론의 기기를 집어 배치할 수 있다 그러나 기기 크기가 계속 축소함에
300 . ,
따라 이런 방식으로 조작하기가 더 어려워질 것이다. 이는 기기와 핀셋간 접착력 정전기 반데르발스 및 모세관 인력 이 기기를 놓는데 필요한 중력보다 커지기
( , )
시작하기 때문이다.
국립 마이크로 전자기술 연구 센터 의 과 동료들이 Cork (NMRC) Alan O'Riordan
개발한 방법은 대부분의 기기가 충전되므로 적절하게 구성된 전기장에 반응한다 는 사실을 응용한 것이다. 이 전기장은 칩 기판에서 기기를 유도하여 정확히 배 치하는데 사용될 수 있으며 핀셋을 사용할 필요가 없다. 그 기법을 시험하기 위 해 연구팀은 실리콘 칩 위에 반도체 발광 다이오드를 조립하였다.
전기장 구성 조립(FCA)은 자연적인 자기 조립 과정에서 영감을 얻은 통합 기술 이지만, 현대의 광전자 제조 방법과 호환되며 저 비용으로 기기를 신속하게 가변 적으로 조립 및 통합할 수 있다.
디스플레이용 탄소나노튜브
출처 년 월 일
[ : http://www.taipeitimes.com/News/biz/archives/2004/06/18/20031755, 2004 6 18 ]
나노기술을 플라스마 기술과 결합하려는 노력이 고성능 탄소나노튜브를 제작할 수 있는 새로운 장비를 통해 크게 개선되었다고 국립 과학 협회는 어제 밝혔다.
국립 칭화대학의 공학 및 시스템 과학부 교수인 Tsai Chuen-horng에 따르면 이 기기는 디스플레이에 필요한 고성능 탄소나노튜브를 제작할 수 있다고 한다. "이 장비를 사용하여 직경 6인치[15.24cm]의 기질에 균일하게 탄소나노튜브를 자라게 할 수 있습니다," Tsai는 말했다. Tsai는 대만 과학자들이 FED를 대량 생산하는 핵심 기술을 개발할 수 있으며 이는 언젠가 액정 표시(LCD)를 대신할 수 있을 것 이라고 말했다. 산업 기술 연구 학회에 따르면 올해 3/4분기에 대만이 전 세계 시장의 38%를 점유하는 최대 규모의 박막 트랜지스터 액정 표시 제조업체가 될 것이라고 한다.
지난 4년간 Tsai는 동료들과 National Tai-wan Normal University, Chung Yuan
및 와 협력하여 탄소
Christian University, ITRI Nano Architect Research Corp
나노튜브의 성장 메커니즘, 전계 방출의 특성 및 ICP-CVD를 연구하였다. Tsai는 새로 개발된 장비를 통해 첨단 대규모 비디오 디스플레이 시스템의 생산을 촉진 할 수 있다고 말했다. 국립 과학 협회 관계자는 학계 저널 및 회의를 통해 112개 기사에서 NT$3800만 연구 프로젝트를 소개했다고 밝혔다.
레이저 냉각을 통한 플라즈마의 결정화 (1/2)
출처 년 월 일
[ : Nature 429, 2004 6 24 ]
플라즈마는 보통 전자와 이온들이 분리된 고온의 죽과 같은 물질 상태다. 하지 만 플라즈마를 냉각시키는 기술과 극저온의 플라즈마는 결정화 될 수 있다는 것 을 보여주는 시뮬레이션도 존재한다.
보통의 플라즈마에서 고에너지 충돌은 중성의 원자를 전자와 이온으로 분리시 키고 결과적으로 생긴 입자들은 쿨롱 힘에 의해 서로 끌어당기거나 밀어낸다. 플 라즈마는 불꽃 내부나 태양 표면처럼 뜨거운 곳에서만 만들어진다. 그렇게 높은 온도에서는 입자의 무작위적인 열적 운동이 두드러진다. 각 입자들의 위치는 쿨 롱 힘에도 불구하고 엇물림(correlation)이나 질서를 보이지 않는다. Physical 에서 은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 이러한 상황이 어 Review Letters Pohl et al.
떻게 반전될 수 있는지를 보여주었다. 중성의 플라즈마를 레이저로 냉각하면 시 스템은 쿨롱 힘이 두드러진 상태가 될 수 있고 잘 정렬된 껍질이나 격자가 될 수 도 있다.
쿨롱 상호작용이 열 에너지보다 큰 플라즈마는 강하게 결합된 것으로 설명된 다. 자연계에서 그러한 플라즈마는 중성자 별의 껍질이나 목성형 행성의 내부와 같은 특이한 환경에서 존재할 것으로 예상된다. 페닝 트랩(Penning trap)이나 저 장 고리에서 밀리 켈빈까지 냉각되어 위그너 결정이라고 불리는 격자를 형성하는 레이저 냉각 이온들과 같은 강하게 결합된 플라즈마들은 실험실에서 여러 번 만 들어진 경우가 있다. 방전 플라즈마 내에 떠있는 강하게 하전된 마이크로미터 크 기의 구체들의 먼지 플라즈마(dusty plasma)는 비슷한 정렬을 보인다.
플라즈마의 고에너지는 냉각하는 레이저에 의한 힘보다 더 크거나 플라즈마는 레이저가 냉각시키기 전에 주변의 공간으로 팽창해 버리기 때문에 중성의 플라즈 마에서는 레이저 냉각법이 사용되지 않았었다. 하지만 최근의 실험에서는 레이저 냉각을 실행할 수 있을 정도의 극저온의 중성 플라즈마를 만드는데 성공했다. 연 구자들은 극저온의 중성 플라즈마를 만들기 위해 원자들은 먼저 레이저를 통해 1 밀리 켈빈 정도까지 냉각되고 레이저 펄스에 의해 이온화 포텐셜 바로 위까지 여 기시켰다. 이온화에 의해 떨어져 나간 전자들의 온도는 대략 이온화시키는 광자 의 에너지와 이온화 포텐셜 사이의 차이와 같으며 1도에서 1000도 켈빈 사이에서 쉽게 조절될 수 있다. 이온들의 초기 운동 에너지는 이온화 뒤 수백 나노 초 동 안 일어나는 평형화에 의해 대략 1 켈빈 정도 온도가 상승함에도 불구하고 이온 의 큰 질량 때문에 초기의 중성 원자의 에너지와 거의 같다. 이어지는 이온들의 레이저 냉각은 플라즈마를 강하게 결합된 영역으로 빠져들게 한다.
레이저 냉각을 통한 플라즈마의 결정화 (2/2)
출처 년 월 일
[ : Nature 429, 2004 6 24 ]
은 극저온의 중성 플라즈마에 대한 모형을 만들기 위해 분자 동역 Pohl et al.
학을 이용해 구성 입자들이 주변의 빈공간으로 팽창할 때의 입자들의 위치와 속 도를 추적했다. 이것은 시스템이 하나의 전자와 하나의 이온으로만 이루어진 경 우 간단한 학부 수준의 물리 문제일 것이다. 하지만 시뮬레이션에서 각 시간 간 격별로 계산해야만 하는 상호작용의 수는 관련된 입자 수의 제곱에 비례해 늘어 난다. 따라서 극저온 중성 플라즈마의 동역학을 기술하기 위해 필요한 10만 개의 입자를 추전하는 것은 엄청난 일이다.
다행히도 약간의 단순화가 가능하다. 만일 전자가 충분히 뜨거우면 대략( 30 켈 빈), 그들은 빠르게 움직이고 양이온에 의해 만들어지 포텐셜 에너지 표면을 따 라 움직인다. 그러면 전자들은 각 단계마다 평형 특성이 쉽게 계산될 수 있는 배 경 유체로 취급될 수 있다. 이로써 입자의 개수는 반으로 줄어든다. 하지만 더욱 중요한 것은 시간 간격의 최소값을 결정하는 것은 빠르게 움직이는 전자가 아니 라 질량이 커서 느리게 움직이는 이온들이라는 것이다. 그래서 며칠 정도의 계산 이면 이온들의 정렬이 발생할 수 있는 마이크로초 정도 시간 규모에서 시스템의 상태를 계산할 수 있다.
과 동료들이 수행한 구형 대칭을 갖는 플라즈마에 대한 시뮬레이션은 플라 Pohl
즈마가 냉각되면 이온들이 결정화 되면서 격자 구조를 형성한다는 것을 보여주었 다. 그들이 사용한 시스템의 직경은 20 마이크로미터였으며 초기 이온 밀도는 세 제곱 센티미터 당 1억 개였다. 만일 냉각이 플라즈마의 팽창 시간 규모에 비해 빠르면 이온들은 더 많이 느슨해져서 동심원 껍질을 형성한다. 각 껍질에서 이온 들은 2차원적 6각형 모양으로 정렬된다 (그림 1 참조)
그림 레이저로 냉각된 중성 플라즈마 내의 결정화 에 의한 시
[ 1] . Pohl et al.
뮬레이션은 중성 플라즈마 내의 이온들이 레이저로 냉각되었을 때 정렬된 구조를 가질 수 있다는 것을 보여준다. 이 사진은 여러 개의 동심원 이온 껍질 중 하나 에서 이온들이 정렬되는 전형적인 방식을 보여준다.
그러한 결정화를 이루어내기 위한 첫 번째 단계는 플라즈마에서 레이저 분광 탐색의 시연을 통해 이미 이루어졌다. 이 방법에서 이온들의 온도와 플라즈마의 팽창은 이온들에 의해 흡수되는 레이저 복사의 스펙트럼에서 도플러 이동을 통해 감시된다. 이러한 선들에 대한 더 깊은 연구는 팽창이 일어나는 동안 작용하는 힘을 드러내 보여줄 것이다. 또한 분광 분석을 가능하게 하는 레이저 이온의 상 -호작용은 레이저 냉각에서도 동일하게 필요하다. Pohl et al.은 레이저로 냉각된 중성 플라즈마에서 결정화를 모형화하는 강력한 도구를 개발했다. 이제는 실험을 통해 이것을 실제로 실현하는 일만 남았다.
반도체 카본나노튜브의 선택적 정제
출처 년 월 일
[ : http://www.aist.go.jp/aist_j/aistinfo/aist_today/vol04_06/p16.ht, 2004 6 15 ]
카본나노튜브(CNT)는 차세대의 나노 전자 공학의 소재로서 유망시되고 있지만, 반도체 CNT와 금속 CNT에서는 완전히 용도가 다르다. 현재 상태로서는 양자를 효 율적으로 분리 정제 하는 기술은 아직 확립되어 있지 않다・ . 나노전자 공학용의