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| [세계를 변화시킬 10대 신기술](2) ; 나노와이어·마이크로유체 |
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| 날 짜 ::: |
2004-03-31 03:15:45 |
| 조 회 ::: |
688 |
| 내용 ::: |
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[세계를 변화시킬 10대 신기술](2) ; 나노와이어·마이크로유체 광학섬유
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◇ 나노와이어
화학물질 구조·크기 마음대로 조절
나노기술분야에 있어서 현재 가장 효율적인 분야중의 하나로 꼽히는 것은 바로 나노와이어이다. 나노와이어는 레이저나 트랜지스터, 메모리, 화학감지용 센서 등 다양한 분야에 쓰인다. 여기에 사용되는 소재는 반도체 실리콘이나 화학적으로 민감한 주석 산화물, 발광반도체인 갈륨 질화물 등이다. 아직 걸음마 수준에 있지만 현재까지 눈부신 개발이 이뤄져 길이를 자유자재로 늘였다 줄였다할 수 있는 단계에 까지 발전했다.
예를 들면, 사람 머리카락의 1000분의 1에서 100분의 1까지 넓이를 조절할 수 있고 두께도 5 나노미터에서 수백 나노미터까지 필요에 따라 조절할 수 있다. 나노분야의 전문가이자 나노시스의 공동 창립자인 리버는 "이러한 구조와 화학물질을 마음대로 조절할 수 있다는 것은 우리가 원하는 모든 것들을 만들어낼 수 있다는 것을 의미하는 것"이라고 말한다.
이 분야에서 지금까지 가장 탁월한 실적을 내고 있는 사람은 UC버클리의 페이동 양 연구원이다. 그는 나노와이어의 속성을 조절하고 변환시키는데 성공했다. 금이나 다른 금속들을 녹여 나노미터 단위의 작은 미세분말로 만들어낸 다음 여기에 실리콘 수소화합물인 실레인과 같은 화학물질을 입혀 분자구조들을 변형시킬 수 있었다. 이렇게 해서 인조화합물인 나노크리스탈이 생성됐다. 이러한 과정들이 계속 반복됨으로써 크리스탈들이 나무처럼 자랄 수 있게 됐다. 그는 이제 다양한 소재의 나노와이어들을 갖고 있다. 갈륨질화물이나 자외선을 쏘아내는 아연산화물들이 대표적인 예다. 이러한 것들은 앞으로 반도체나 의학, 환경, 기타 많은 분야에 기여를 하게 될 것이다. 그는 현재 자동차에서 발생하는 폐열(廢熱)이나 태양열을 나노와이어를 통해 전기로 전환하는 것에 대해 연구를 하고 있다.
나노와이어 분야에서 두각을 나타내고 있는 연구가들은 제임스 엘렌보겐(컴퓨팅 및 센서용 나노시스템) 하버드대학 화학연구원이자 나노시스 공동설립자인 찰스 리버(컴퓨팅 및 의학센서용 나노와이어), 스웨덴 룬드대학의 라스 사뮤엘손(빛 디스플레이, 전자용 나노와이어), 조지아 기술연구소의 왕 종(세포내 분자 및 바이러스 감지용 나노구조) 등이다.
◇ 마이크로 유체(流體) 광학 섬유
대용량 데이터 단 몇초에 다운로드
인터넷을 통해 영화와 같은 방대한 양의 데이터를 단 몇 초에 다운로드할 수 있게 될 날도 머지 않았다. 지금까지는 아무리 좋은 하드웨어나 소프트웨어가 개발되더라도 전송시스템이 뒷받침되지 않아 이메일을 통해 대용량의 데이터들을 보내는 것이 불가능했다. 마이크로유체 광섬유는 이러한 문제점들을 근원적으로 해결해 줄 대안으로 제시되고 있다. 이 분야에서 가장 성공적인 결과를 낸 사람은 일리노이대학 물리학자인 존 로저스이다. 그는 현재 루슨트 테크놀로지 벨 연구소에서 연구원으로 2년 이상 일하면서 기존의 광섬유를 변질시킨 새로운 소재를 만들어내는데 성공했다. 종래의 광섬유는 매우 견고한 유리관으로 구성돼 있었으나 그는 여기에 다양한 미세 액체들을 투입하여 수축 팽창을 임의로 조절할 수 있도록 만들었다.
액체 `플러그`라고 불리우는 이것들은 광섬유들의 속성을 변질시켜 데이터 전송시 발생되는 에러들을 자동적으로 제어하고 정확한 데이터들만 전송할 수 있도록 고안됐다. 오늘날 이러한 튠업작업들은 빛시그널을 전자로 바꾸고 이를 다시 광자(光子)로 전환하는데 부분적으로 응용되고 있다. 그러나 여기서 빛을 제거하는 것은 정보의 왜곡이나 손실을 유발할 수 있다. 로저스는 광섬유에 특수 유체들을 집어 넣어 빛을 제거시키는 구성요소들을 없앴다. "빛을 제거하는 필요성을 없앨 수만 있다면 비용이나 신뢰도에 있어서 이득을 얻을 것이며 전송 속도도 증가하게 될 것"이라는 게 그의 설명이다.
그가 개발한 유체 광섬유는 현재 루슨트테크놀로지와 광섬유 제조업체인 OFS사가 공동으로 시험을 하고 있으며 곧 시판에 들어갈 예정이다. 로저스는 유체 광섬유기술을 응용하면 빛을 통해 병을 유발시키는 단백질을 찾아낼 수 있기 때문에 의학분야에도 공헌을 하게 될 것으로 믿고 있다.
현재 이 분야에서 주목 받고 있는 연구원들은 MIT의 요엘 핑크(튜너블 폴리버 섬유), 루슨트테크놀로지 벨 연구소의 티모피 크라우펜카인(유체-크리스탈 기반의 광학 튜닝), 델라웨어 대학의 스털링 맥브라이드(마이크로 유체를 이용한 튜너블 렌즈), 코닝 연구소의 댄 놀란(섬유내에서의 시그널 조절 광학 펄스) 등이 꼽힌다.
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