나노기술 및 정책 정보

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● 일본 이화학연구소 창발물성과학연구센터 연구그룹이 수십억 개의 무기 나노시트를 물속에서 반데르발스힘을 이용하여 상호작용시킴으로써 섬모의 수송기능인 물결 운동을 실현

● 연구진은 나노시트 수분산액(水分散液)(0.5wt%)에 강한 자장을 가하여 나노시트의 배향을 만들어 단일 도메인 구조를 형성

나노시트는 약 420nm의 일정한 간격을 유지하고 있어 선명한 구조색을 나타내고, 단일 도메인 구조에서 수십억 개의 나노시트는 서로 강하게 상호작용하며 자기장이 없는 상태에서도 장시간에 걸쳐 구조 안정성을 보임.

● 연구진은 단일 도메인 구조에 화학적 섭동을 부여함으로써 나노시트가 연동하여 집단으로 움직여 나노시트의 작은 움직임이 거시적인 움직임으로 이어질 것이라 예상

● 유리 용기(40×10×1mm3)에 들어 있는 나노시트 단일 도메인 구조 한쪽에 염화나트륨 수용액을 도입한 결과, 이온이 확산됨에 따라 물결 운동이 발생하여 다른 쪽으로 전파되는 것이 관찰되었으며, 염화나트륨 이외에도 산, 염기, 이산화탄소 가스를 사용해도 같은 운동이 발생되고, 각종 현미경을 이용하여 물결 구조에 있어 나노시트가 정현파(sine wave, 正弦波) 구조로 배열되어 있음을 확인

● 본 연구 성과는 무수히 많은 나노 유닛을 집적하고 연동시켜 정밀 기계와 같은 동적 시스템을 구축하기 위한 새로운 설계 지침이 될 것으로 기대

※ 용어설명

- 배향: 막대기 모양의 분자 등이 일정한 방향으로 배열되어있는 상태로, 한 방향으로 나란히 되어있을수록 배향도가 높으며, 배향도가 높을수록 광학적, 전기적 성질이 높아지는 특성을 보임.

- 나노유닛(Nanounit): 나노미터(nm) 크기의 아주 작은 구성 부품

- 정현파(sine wave): 파형이 정현 곡선을 이루는 파동을 의미

※ Nature Communications 게재(2021.11.19.), “Propagating wave in a fluid by coherent motion of 2D colloids”