나노 기술/과학 의 배경.

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1 나노 기술/과학 의 배경

2 Plenty Room at the Bottom: History 나노란? 나노기술의 접근법 나노기술의 기본요소와 나노재료
수업내용 목적: 나노기술의 기본적인 이해를 위한 소개 과학혁명 융합영역 기술: 6T vs. NT Plenty Room at the Bottom: History 나노란? 나노기술의 접근법 나노기술의 기본요소와 나노재료 발표내용은 서론 이론 실험내용과 결과 결론 순서로 정리하였습니다. 2.저희의 발표내용은 서론에서 자기조직화란 무엇인가에 관하여 설명하고 다음 이론에서는 현재 사용되고 있는 자기조직화법의 특징과 문제점에 관하여 이야기 하겠습니다. 3번째 실험내용 QCM을 이용한 실시간측정법과 그외 전기화학측정법, AFM측정법 3가지이며, 그에 대한 결과를 논의하는 순서로 발표 하겠습니다.

3 과학혁명 삶의 편의를 도모한 과학/기술 의 역사 발견영역 이름 시대 시작시기 산업 연장 석기 2,200,000 BC 야금술
청동기 3,500 BC 증기력 산업사회(1) 1764 자동화 대량생산 소비사회(2) 1906 컴퓨팅 정보사회(3) 1946 의료 유전공학 유전자 1953 나노기술 나노시대? 1991 분자어셈블러 어셈블러시대 2020? 세영역포함 생명어셈블러 생명시대 2050? 참고: 4차 산업혁명이란? Wiki참고.

4 나노기술의 배경 무어의 법칙은 결국 기술적인 한계에 도달할 수 밖에 없다. 새로운 개발도구는 없을까?

5 나노란? 나노란 무엇인가 ? “NANO” – 난장이를 의미하는 고대 그리스어 “NANOs” 에서 유래 “NANO” = 10 억분의 1 (10-9) “A NANOMETER” = 10 억분의 1 미터. 10개의 수소원자가 차지하는 간격 1 인치= 2억 5천만 nm

6 ☞ 국제단위계 (Le Systèm International d’unitès : SI)의 수치를 표기하는
접두어(Prefix)로써 10-9을 나타낸다. SI 접두어 반드시 암기해야함

7 미래산업의 방향: 6T and NT-1

8 6T and NT-2

9 6T and NT-3 NT: 이러한 기술들을 근본적인 면에서 발전시킬 수 있는 원천기술.

10 나노기술이란?

11 나노융합기술-1 Nano-Bio Tech. Nano-Env. Tech Nano- Spa. Tech Nano-IT Tech
NT는 융합에 의하여 급속도로 발전하고 있다. 예) BT, IT와의 융합

12 나노융합기술-2 － 고강도/초경량 소재 － 자가 진단 건축재 － 나노칩 수퍼컴퓨터 － 두루마리형 FPD － 초고감도 생체 센서
전자 재료 에너지/ 환경 － 초고감도 생체 센서 － 약물 전달 시스템 － 초고효율 태양전지 － 저수/담수 장치 의료/건강 국방 우주항공 － 마이크로 우주선 － 초고내열 코팅 － 초소형 무기 － 무인 원격 무기

13 나노기술의 발전과 파급효과

14 나노기술의 발전전망

15 다양한 학문들의 개발 기술 – 화학공학, 전자 & 전기 공학, 화학, 물리학, 등 모든 재료 과학 부가적 환경 문제가 없음
나노기술의 중요성 다양한 학문들의 개발 기술 – 화학공학, 전자 & 전기 공학, 화학, 물리학, 등 모든 재료 과학 부가적 환경 문제가 없음 다양한 산업지역에 영향을 끼치는 기본기술 새롭고 창조적인 기술 Ex) nano particles

16 나노기술의 접근방법 나노 제작법 Top-down 방식 Bottom-up 방식 전통적인 접근 나노기술적 접근
만족할 생산물을 얻을 때까지 재료를 줄여나간다. 예) 조각 Bottom-up 방식 나노기술적 접근 생산물이 창조 될때 까지 구성물질을 더한다 예) 생물학적 시스템, 레고 블럭 Nanotechnology (NT)- 일반적으로, 나노기술은 새로운 시스템, 재료, 기기를 창조하기 위한 원자 또는 분자 단위의 작은 사이즈의 물질을 다루는 과학과 공학의 한 부분이다.

17 나노기술의 역사-1 “– 멀지 않은 미래에 – 우리는 원자들을 우리가 원하는 대로 배열할 수 있을 것이다!” , “바닥에는 풍부한 공간이 있다”– R. Feynman, 1959 주사형 터널링 현미경의 개발 – 원자단위 분해능 가시화 (1986) D.M. Eigler, E.K. Schweizer. 주사형 터널링 현미경을 이용한 단 원자의 배열 Nature 344, (1990). 나노시대의 도래 이는 원론적으로 원자를 이용한 저장가능성을 보여준 예이다. 즉, 0.1 mm의 정육면체에 인류의 모든 기록을 저장할 수 있음을 보여주었다. 교과서 그림 1-6참고

18 나노기술의 역사-2

19 Engines of Creation 수백편의 SF영화가 여기서 아이디어를 얻음 가격: 14000원 1986년 출간
드렉슬러는 1959년 파인만(Richard P. Feynman, )의 강연으로부터 중요한 영감을 얻었다. 드렉슬러는 어셈블러(assembler)라는 가상의 장치를 통해 원자와 분자를 조작함으로써 인간에게 유용한 제품을 무궁무진하게 만들 수 있다고 예견했다. 예를 들어 자동차를 불과 몇달러에 사거나 음식제조기로 무료 식사를 제공받는 미래 모습이었다. 어셈블러만 있다면 제조 가격은 상상할 수 없을 정도로 떨어질 수 있다는 것이 드렉슬러의 생각이었다. 그러나 드렉슬러는 정부와 학계로부터 과학적 미래와 공상적 미래가 혼용돼 있다는 평가를 받았다. 즉 1986년 드렉슬러가 소개한 나노기술은 현실보다는 먼 미래에 적용될 공상과학기술의 영역으로 인식되는 경향이 있었다. 하지만 1990년대 초반에 이르면 현실에서도 진행되고 있는 분야로 간주되기 시작했다. 나노기술에 대한 추천 Web:

20 나노패러다임의 변화 나노기술의 경제성과 공학화에는 언제가 적당한 것인가?

21 나노기술의 기본요소와 나노재료-1 1. 나노 도구; 측정시스템, 가시화와 분석시스템, 제조와 제작시스템. (기초기술)
주사형 프로브 현미경 (SPM), 주사형 전자 현미경 (SEM, electron beam tech.), 나노 리소그래피, 집속이온빔 (FIB) 등등. 2. 나노 재료; 나노 스케일 기능성 재료(단지 크기만을 의미하지 않음). 일반적으로 작은 사이즈는 순수하고 높은 기능성을 가진다. 탄소 나노 튜브, 고분자 나노 와이어, 나노 파티클 등등. 3. 나노 구조와 소자; 나노 재료와 유사하나 이것은 인공적으로 제작된 패턴을 포함한다. 자연계를 모사하는것이 많다연꽃잎 등 나노 포어, Micro ElectroMechanical System (MEMS), Nano ElectroMechanial System (NEMS).

22 나노기술의 기본요소와 나노재료-2 나노 도구 나노 재료 나노 소자 나노 구조 나노 눈 나노 손 원자간력 현미경
나노입자 나노 눈 나노 도구 나노fiber 나노 재료 나노 손 DNA fiber 원자간력 현미경 버키 볼 (C60) 카본 나노 튜브 나노 소자 나노 구조 나노 바이올린 Distance [m] 10 단백질 칩 나노 홀 나노 홀 속의 미립자

23 광학적 특성 나노영역에서는 크기에 따라 색깔이 변화한다. 한 물질로 모든 색을 연출할 수 있는 디스플레이 가능.
나노재료의 일반적 특성 광학적 특성 나노영역에서는 크기에 따라 색깔이 변화한다. 한 물질로 모든 색을 연출할 수 있는 디스플레이 가능. 화학적 특성 나노물질들은 벌크 상태의 물질들 보다 단위 원자 당 높은 에너지를 가지고 있다(표면적이 크다). 냄새를 제거하는 화장실용 벽지로서의 적용 및 살균력, 자가세척력, 김서림방지 효과를 갖는다. 기계적 특성 아직 나노물질에 대한 연구 결과들이 초보 수준이 며 나노가 기존의 상식과는 전혀 다른 특성을 나타내므로 기계적 강도에 대해서는 우수할 것으로 추측(층상구조에 의한 강도강화). Composite에 의하여 우수하게 만들 수도 있다. 전자기적 성질 나노입자들은 크기가 작아지면서 일반적으로 10~100nm 정도에서 자기적인 성질이 최대가 된다. 테라(103Gbit)급 정보기록매체에 획기적인 돌파구를 제공

24 나노재료와 나노기술: 정리

25 생각할 많이 해야 하는 쟁점 1. 분자간력을 기술하는 금속결합, 이온결합, 공유결합, 배위결합, van der Waals force, 소수성 상호작용, 수소결합, 용매화력에 대하여 조사하라. 2. 나노기술 또는 나노재료 에 의하여 만들어지고 우리생활에 사용되고 있는 상품을 5개 이상 조사하여라. 이들 상품이 나노기술을 사용한 이유는 어떤 것인가? 3. 은 나노입자는 큰 입자들에 비하여 살균력이 왜 커질까? Report는 절대로 카피하면 안됨. 카피한 것은 원본과 카피본 모두 0점 처리