| [ sciEncE ] in KIDS 글 쓴 이(By): Convex (4ever 0~) 날 짜 (Date): 2000년 2월 11일 금요일 오후 05시 38분 05초 제 목(Title): 나노기술 통신기법의 바탕이 될 현상 발견 IBM 과학자들, 나노기술 통신기법의 바탕이 될 현상 발견 ▣ 기술분야 : 정보통신 ▣ 뉴스구분 : 업계/시장 ▣ 내 용 IBM 과학자들이 종래의 전선에 의하지 않고 전자들의 파동성을 이용, 원자수준에서의 정보 수송방법을 알아내었다. "양자 신기루"효과라 불리는 이 새로운 현상은 향후 전선은 너무 커 쓸 수 없는 차세대 나노스케일 전자회로에서 데이터 전송을 하게 해줄 것으로 기대된다. 컴퓨터 회로가 원자 크기의 차원으로 단소화됨에 따라 전자들의 거동이 고전물리학에부합되게 입자로서 기술될 수 있었던 데에서, 양자역학으로만 설명되는 파동으로서 기술될 수 있는 시대로 바뀐다. 그렇게 작은 스케일로 되었을 경우, 전선들은 고전 이론이 예측하는 것만큼 전자들을 잘 통하지 못한다. 따라서 그 작은 크기에서바람직한 나노회로의 성능을 확보하기 위해서는 종래의 많은 기능들에 준하는 양자적 기능이 개발되어야 한다. IBM의 양자 신기루 기술은 바로 나노회로 부품들을 연결하는 전선들의 역할을 하게 될 것으로 기대된다. 이 양자 신기루 효과는 IBM Almaden 연구소에 있는 세 사람의 물리학자들에 의해 발견되었다. H. C. Manoharan, C. P. Lutz, 그리고 Eigler 등이 그들이다. 이들의 새로운 발견은 2000년 2월 3일자 『네이쳐』에 커버 스토리로 실렸다. 이 저널은 영국 런던에서 발행되는 권위있는 국제학술지이다. 이들은 10년전에 Eigler와 E. Schweizer가 최초로 개별적인 원자들을 원하는 곳에 위치시키는 방법으로 35개의 Xe 원자들로 된 IBM이라는 글자를 쓰는데 사용했던 바로 그 저온 주사터널링현미경(LT-STM)을 사용하였다. 이들을 우선 수십 개의 코발트(Co) 원자들을 구리 표면상에 타원 모양으로 위치시켰다. 1993년 Michael Crommie (현재는 UC-Berkeley 교수로 재직중), Lutz, 그리고 Eigler가 1993년에 보여준 바와 같이, 이 원을 형성하고 있는 원자들은 "양자울타리(quantum corral)" 역할을 했다. 즉, 그 타원 내에 있는 구리 표면 전자들을 반사시켜 양자역학이 예측하는 것과 일치하는 하나의 파동 패턴을 형성하였다. 타원모양의 울(corral)의 크기와 모양은 그 "양자상태(quantum states)"-- 즉, 울 안에 가둬진 전자들의 에너지와 공간 분포--들을 결정한다. 이 IBM 과학자들은 타원형 울의 각 초점 위치에서 아주 큰 전자밀도를 가지는 하나의 양자상태를 활용하였다. 이 과학자들이 자성을 띠는 코발트 원자 한 개를 한 초점에 위치시켰더니 하나의 신기루가 다른 초점에 나타났다. 즉, 코발트 원자를 둘러싸고 있는 표면 전자들의 동일한 전자 상태들이, 실제로 자성 원자가 없는 곳임에도 불구하고 나타나 보였다. 이 신기루의 세기는 실제 코발트 원자주위 값의 약 3분의1 정도로 나타났다. 이 양자 신기루가 작동하는 원리는 마치 건물 내에서 빛이나 소리파가 광학렌즈, 거울, 포물선형 반사경 등에 한 초점 위치로 모아지는 것과 비슷하다. 즉, 큰 건물 내의 한 구석에서 작게 낸 소리가 반대편 구석에서도 똑똑히 잘 들리는 것과 같은 이치이다. "양자 신기루 기술은 원격으로 원자와 분자들을 검출하는 것과 같이 대단히 흥미로운 과학적 실험을 할 수 있게 해준다. 이로써 원자수준에서 자성의 기원을 규명하여 궁극적으로 개별적인 전자나 핵의 스핀들을 제어할 수 있게 될 것이다. 그러나 이 방법이 실제 회로에서 유용하게 쓰일 수 있으려면 더 많은 점들이 개선되어야 한다"고 이 연구에 참여한 Manoharan 박사는 말한다. 각 타원 모양 원자구조를 만드는 것은 현재로서는 실용적이기에는 너무나 느린 작업이다. 이들 구조를 빠른 속도로 만들 수 있어야 하겠고, 다른 부품들과의 연결 방법을 고안해야 하며, 가능한 양자상태들을 변조(modulate)시킬 빠르고 전력 효율이 높은 방법을 고안해야 한다는 것이다. 이 양자 신기루를 보여주는 극적인 전자 이미지들은 다음 웹사이트에서 볼 수 있다:(http://www.almaden.ibm.com/almaen/media/image_mirage.html) IBM 과학자들은 길이가 20나노미터, 폭이 그 10나노미터 되는 크기까지의 타원형 울타리 구조를 만들어서 테스트하였다. 신기루의 전자밀도와 세기는 초점간의 거리가 아니고 그 양자상태에 의해 결정된다. IBM의 연구는 전 세계적으로 8개 지역에서 나뉘어 수행된다: (1) 뉴욕주 요크타운 하이츠의 Thomas J. Watson 연구소; (2) 스위스 쭈리히의 Zurich 연구소; (3) 캘리포니아주 산호세의 Almaden 연구소; (4) 일본 야마모토의 Tokyo 연구소; (5) 이스라엘 하이파의 Haifa 연구소; (6) 중국 베이징의 China 연구소; (7) 텍사스주 오스틴의 Austin 연구소; 그리고 (8) 인도 델리의 India 연구소 등이다. IBM 연구는 정보기술 산업에 중요한 물질의 성질 연구에 선두적 역할을 해왔다. 1981년 Gerd Binnig와 Heinrich Rohrer는 IBM 쭈리히연구소에서 과학자들이 원자들을 직접 볼 수 있게 해주고 1990년에 가서는 개별적인 원자들을 특정 위치에 가져다 놓을 수 있게 해준 주사터널링현미경(STM)을 고안해 내었다. 이 업적으로 이들은 1986년도 노벨 물리학상을 공동 수여하였다. 또 1984년에 가서 Binnig는 원자력현미경(AFM)을 공동 고안해 내었다. 현재 IBM의 Almaden, Watson, Zurich 세 연구소들은 나노기술 연구노력을 활발히 경주하고 있다. -Science Daily --,--`-<@ 매일 그대와 아침햇살 받으며 매일 그대와 눈을 뜨고파.. 잠이 들고파.. Till the rivers flow up stream | Love is real \|||/ @@@ Till lovers cease to dream | Love is touch @|~j~|@ @^j^@ Till then, I'm yours, be mine | Love is free | ~ | @@ ~ @@ |