▲ 빛으로 구동하는 실리콘 나노선 트랜지스터 [첨단 헬로티] 고려대 박홍규 교수 연구팀이 오직 빛으로만 전기 신호를 제어하고 효율적으로 전류를 증폭할 수 있는 새로운 나노선 트랜지스터를 최초로 개발했다. 나노선은 단면의 지름이 수 나노미터에서 수백 나노미터이고 길이는 수십 마이크로미터인 1차원 형태의 나노 구조체. 레이저나 트랜지스터, 메모리, 화학감지용 센서 등 다양한 분야에 쓰인다. 트랜지스터는 현대 전자기기를 구성하는 가장 기본 부품 중 하나로서, 전기 신호의 증폭 작용과 스위치 역할을 한다. 기존 트랜지스터의 동작 효율을 높이기 위해 나노 크기로 제작하거나 빛을 쪼여주는 등의 연구가 진행 중이지만, 복잡한 공정과 낮은 수율로 인해 상용화가 어려운 상황이다. 연구팀은 실리콘 나노선에 다공성 실리콘을 부분적으로 삽입하여, 빛만으로 전기 신호를 효과적으로 제어할 수 있는 새로운 개념의 나노선 트랜지스터를 개발하였다. 이로서 기존의 복잡한 반도체 설계 및 제작 공정을 획기적으로 줄일 수 있게 되었다. 다공성 실리콘은 내부에 수 나노미터(1 나노미터는 10억분의 1미터)의 수많은 작은 구멍을 가지고 있는 실리콘이다. 다공성 실리콘은 내부에 수많은 작은 구멍이
최근 빛의 속도로 빠른 미래 컴퓨터인 광학컴퓨터를 개발하기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 여기서 광학컴퓨터란, 광신호로 작용하는 논리소자를 사용해 신호를 구성하여 전자가 아닌 빛에 의해 연산하는 컴퓨터를 말한다. 빛으로만 동작하므로 속도가 매우 빠르고 에너지 효율이 높다. 정보, 이미지 등을 빛으로 처리하려면 현재 전자 칩에 집적시킬 만큼 작은 레이저가 필요하며 이를 활용하기 위한 연구도 계속되고 있다. 그러한 가운데 그래핀이 나노미터 크기의 작은 레이저의 색깔을 자유자재로 바꿀 수 있다는 사실이 연구를 통해 밝혀졌다. 이와 관련해 얼마 전, 광학적 손실과 이득 사이의 상호작용을 이용한 신개념 광소자(빛을 발생시키고 제어하며 검출하는 소자로서 레이저, LED, 광검출기 등이 해당된다)가 제안됐다. 이 광소자는 수 마이크로미터 크기의 빛을 가두는 광 공진기로 이루어져 있으며, 광학적 이득과 손실이 공진기 안의 서로 다른 영역에 분포되도록 제작된다. 광학적 손실은 일반적으로 광소자의 성능을 낮추는 주된 요인이다. 하지만 공진기의 특정영역에 선택적으로 광학적 손실과 이득을 분포시키면 공진기의 성능이 낮아지는 대신 공진기 안 고유모드의 특성이 변화되는 특이점
한국과 미국 공동연구진이 생체 내부의 미세한 전류와 빛을 민감하게 감지할 수 있는 나노선 센서를 개발했다. 나노선은 실리콘과 같은 반도체 물질의 지름이 수십 ~ 수백 나노미터(10억분의 1 m) 정도이고, 길이가 수 마이크로미터 혹은 그 이상인 나노 구조체를 말한다. 한국연구재단은 미래창조과학부 기초연구사업(개인연구)의 지원을 받은 박홍규 교수(고려대) 연구팀(공동연구 하버드대 찰스 리버 교수)이 전기와 광 신호를 민감하게 감지하여 측정할 수 있는 1차원 반도체 나노선 극미세 센서를 성공적으로 구현했다고 밝혔다. 1차원 반도체 나노선은 크기가 매우 작고 전기 및 광 특성이 우수하여 수백 나노미터 크기의 트랜지스터 및 LED, 태양전지 등의 제작에 다양하게 활용되고 있다. 특히, 반도체 나노선은 뾰족한 끝단을 통해 세포 내 침투가 용이하므로 바이오 센서로서 활용성이 높다. 반도체 나노선을 이용한 생화학 나노선 센서는 생체 내 특정 영역에서 일어나는 생화학 작용에 따른 전기적, 광학적 변화를 효과적으로 감지할 수 있다. 그러나 높은 민감도를 보유한 채 단일 세포 내의 특정 영역만을 선택적으로 접근하여 신호를 감지하는 극미세 나노선 센서의 구현은 여전히 어려웠다.
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