| 펨토초 초고속 레이저법에 의한 초소형 은나노포러스 개발 | ||
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 광학회절극한이 광학방법에 의한 나노구조의 제조를 크게 제한하고 있으나 그동안 이 분야의 과학연구개발과 노력은 줄곧 멈추지 않았다. 이러한 가운데 초고속레이저의 ‘초소형 구조의 초고속 제조’에 대한 역할은 매우 중요하다. 이에 관한 연구는 현재 주로 3가지로 분류된다. (1) 빔집결시 광자를 보조수단으로 삼음, 즉 비선형 광학효과, (2) 빔집결시 금속탐침 팁을 보조수단으로 삼음 (3) 빔집결시 원자분자를 보조수단으로 삼음. 결론적으로 보조수단으로 하는 광자, 탐침팁, 원자분자 등의 치수가 갈수록 작아지면서 제조 가능한 사이즈도 상응하게 작아지는 추세이다. 펨토초 초고속 레이저증착법은 세 번째 유형에 속하며 현재 국제적으로 연구개발이 활발히 진행되고 있으나 제조해낸 구조는 대부분이 일반적인 나노입자에 속하며 非구모양의 나노구조에 대한 보도는 매우 적다. 중국과학원 물리연구소/북경응집체물리국가실험실(준비중)의 표면물리국가중점실험실의 자오지민(趙繼民)부연구원은 표면 및 나노체계의 초고속광학연구를 통해 위의 방법으로 은나노구조를 제조하였고 개별 非구모양 나노구조를 관측하였으며 기존의 방법을 개선하여 각종 복잡한 실험조건을 변화시켜 초소형 사이즈의 은나노포러스를 제조하였다. 그는 표면물리국가중섬실험실의 멍성(孟胜)연구원과 함께 실험과정에 관찰한 초소형 은나노포러스로 형성된 미세구조나노메커니즘을 세밀하게 분석하였고 밀도범함수이론(DFT)을 바탕으로 나노포러스로 형성된 분자모형을 구축하였고 그중 코팅제 분자가 어떻게 결정적인 역할을 하는지를 밝혔으며, 선진재료구조분석실험실의 양화이신(楊槐馨)연구원, 나노물리소자실험실의 쉬훙싱(徐紅星)연구원과 긴밀한 협력을 통해 대량의 실험특징과 탐구를 진행하였는데, 제조한 나노포러스의 직경은 2.3nm，깊이는 3nm이다. 연구원은 분자크기를 변화시키는 방법으로 은나노포러스의 직경크기를 변화시키는데 성공했고 직경이 1.6nm되는 은나노포러스를 제조해내어 제출했던 물리메커니즘의 정확성을 입증하였다. 지금까지 국제적으로 기타 top-down실험방법으로 초소형 사이즈의 금속나노포러스구조를 만든 사례는 없다. 펨토초 초고속레이저와 화학코팅제 분자의 장점을 결합시켰는데, 나노포러스의 형성은 점진적 생장물리메커니즘을 바탕으로 한다. 초소형 직경의 단일 은나노포러스는 구멍이 있는 금속으로 코팅한 근접장 광학스캐닝 탐침, 고해상도 영상 코팅 마스크, 자기공명 plasmon 연구, 홀 바이오센서 등의 분야에 응용될 가능성이 있다. 이 연구는 광학방법에 의한 나노구조제조를 크게 발전시켰다. 정보출처 : http://중국과학원 |
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