기존 베어링보다 4배 이상 마모 수명 긴 알루미늄 베어링 합금

신 산업혁명

정보출처 일간공업신문

출판날짜 2001년 08월 30일

와세다 대학 이공학부의 오오하쿠 교수들은 반도체의 나노스케일 구조 배열의 연구에 매진하고 있다. 교수들은 미소 반도체 디바이스의 특성의 흔들림을 억제하기 위해, 원자를 1개씩 정확히 주입하는 신 기술 등을 확립했다. 오오하쿠 교수은 와세대의 나노 공학진흥의 리더를 겸하고 있어, 바이오테크놀러지와의 융합에 의한 생체분자 인식 디바이스 등의 개발을 지향한다.

반도체를 디바이스로서 기능시키기 위해서는 반도체에 불순물의 원자를 주입할 필요가 있다. 그러나 반도체 구조물의 사이즈가 0.1마이크로미터 이하가 되면, 원자 수와 위치의 흔들림이 특성별로 가지각색이라는 사실이 알려져 있다.

이 문제의 해결을 꾀하기 위해, 오오하쿠 교수는 싱글 이온 주입법(SII)을 제창해서 개발했다. 원자를 이온화해, 1개씩 필요한 수만 주입하면 모발 직경의 1000분의 1(약 50나노미터)인 미소한 목표지점에 명중시킬 수 있다.

이 기술의 베이스는 집속(集束) 이온 빔(FIB) 장치이다. 편향판의 작용으로 이온 빔을 춉으로 해서, 이온 빔을 차단하는 구조이다. 이 기술은 1회의 춉으로 통과할 수 있는 이온을 1개 이하로 해서 춉 회수를 거듭해서 1개의 이온을 확실히 주입한다. 이온이 반도체에 충돌할 때의 2차 전자를 검출해, 이온의 유무를 확인할 수 있다.

기존의 불순물 도입법에서는 원자의 위치와 수에 차이가 있다. "콩을 심을 때 콩이 얼마나 흩어져 있는가를 정확히 셀 수 없는 것과 같다"고 오오하쿠 교수는 설명했다. 기존의 불순물 도입법에 비해서, 흔들림은 약 3분의 1로 억제된다. 실용화됨면 반도체 디바이스의 불량률이 개설될 수 있다.

이온 대신에 집속 전자 빔으로 반도체 표면을 개질, 에칭을 행하면 나노 구조의 형성이 가능하다. 지금까지 20나노미터 간격으로 1변 8나노미터의 역 피라미드 상태의 구멍(hollow)이 형성됐다. "1개의 구멍 유무를 1비트의 정보로 본다면, 1평방인치 당 1.56테라비트의 초고밀도 메모리가 실현될 수 있다"고 오오하쿠 교수는 말했다. 이는 40페이지 분량의 신문 270년 분의 정보에 상당하는 대용량이다.

오오하쿠 교수가 연구 리더를 역임하는 프로젝트 '나노 구조 배열을 기반으로 하는 분자 나노 공학의 구축과 마이크로시스의 전개'는 문부과학성으로부터 2001년도 중핵적 연구거점 형성 프로그램에 선정됐다. 또한 와세다 대학은 문부과학성의 하이테크 리서치 센터 설치의 보조 대상으로, 나노테크 연구동을 건설한다.

연구팀은 오오하쿠 교수를 리더로 학내의 응용화학, 양자론 등의 연구자 10인과 포스트닥터로 편성한다. "와세다대학의 에이스 집단으로 세계를 제패한다"며 오오하쿠 교수는 자부했다. 그는 초고밀도 메모리와 생체분자 인식 디바이스, 장래의 양자 컴퓨터의 실현에 도전한다.

이 프로젝트는 '수명과 삶의 질 향상'을 목표로 내걸고 있다. "고밀도 메모리는 기록 시간의 단축과 읽는 시간을 확립할 수 있으면, 홈 시어터와 문화 유산의 수장 등에 응용될 수 있다"고 오오하쿠 교수는 밝혔다.

분자인식시스템의 연구에서는 나노 구조물이 이용돼, 생체와 똑같이 단백질이 정밀하게 분리, 식별된다. 인체에 부담을 주지 않고 배설물로부터 순식간에 혈구성분 등을 검출하는 센서가 실현된다. 욕실과 칫솔 등에 붙이면 건강상태의 감시가 가능하다.

나노테크는 사이엔스의 색체가 강하므로 대학의 연구성과가 신 산업의 창출에 직결된다. 오오하쿠교수도 "응용화학의 연구성과는 기업의 특허가 되는 것이 많아, 이러한 연구 센스를 소중히 하고 싶다"고 강조했다.

단지 현 시점에서는 우수한 연구자를 갖추어도 '연구성과의 전달을 어떻게 할 것인가, 그 실행부대가 없다'(오오하쿠 교수)는 문제가 있다. 각 대학별로 기술이전기관(TLO)의 활동이 시작되고 있지만, 기업 등을 통한 사업화의 루트가 전체적으로 아직 약하다.

"나노테크 뿐인가 기존의 단발적인 연구성과 조차 대학 밖으로 흐르는 것이 어렵다. 대학에 틀어박혀 있는 연구자, 미국 지향의 기업 실태에 본질적인 문제가 있다"고 오오하쿠 교수는 말했다.

나노테크 연구가 학제 영역 중시와 산학 협동 강화의 돌파구가 될지 어떨지 도전이 계속되고 있다.