나노기술 및 정책 정보

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KAIST, 심흥선 교수 연구팀이 나노 전기소자 내에서 전자 파동함수의 피코초(1조분의 1초) 수준의 초고속 움직임을 관찰하는 방법을 개발함.

기존의 방법으로 움직이는 물체를 관찰하기 위해서는 카메라를 이용해 연속적으로 촬영하는 방법이 있으나, 이 방법은 셔터의 작동 속도보다 더 빠른 물체의 움직임을 포착할 수 없다는 한계가 있음. 이는 나노 전기소자 측정에도 동일한데, 10기가헤르츠(GHz) 보다 더 빠른 전기 신호를 실시간으로 관측하는 것은 현재 기술로 불가능해 서브 마이크론 길이 내에서 104-105m/sec의 속력으로 빠르게 움직이는 전자의 움직임을 기존 기술로는 포착할 수 없음. 연구팀은 ‘나노 셔터’를 나노 전기소자 옆에 부착해 이 문제점을 해결할 수 있다는 이론을 제시함. 여기서 나노 셔터는 공명 상태(resonance state)를 갖는 불순물로, 나노 전기소자 내의 전자가 불순물 근처에 도달할 때 전자는 공명 상태를 통해 소자 바깥으로 나오게 돼 전류 신호로 관측됨. 공명 상태를 통해 나오는 전류를 측정하여, 나노 전기소자 내의 전자 파동함수의 양자 결맞음 공간 진동을 포착할 수 있음.

해당 연구는 양자역학 상태를 제어해 기존 기술의 한계를 돌파할 수 있음을 보여줬다고 평가됨.
※ Nature Nanotechnology 게재

※ 한국연구재단(선도연구센터 지원사업) 지원