나노기술 및 정책 정보

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홋카이도(北海道)대학 전자과학연구소, 오사카(大阪)부립대학 대학원 공학연구과 등의 공동 연구그룹이 수백 나노미터까지 가늘게 한 광 파이버가 발생하는 빛의 힘(광압, 光圧)을 이용하여 액체를 떠도는 나노입자를 한 개씩 포집, 품질과 특성에 따라 선별·운반하는 새로운 실험에 최초로 성공함.

나노입자는 나노크기에 특유한 성질이나 기능을 가지고 있기 때문에, 제약, 화장품, 바이오센서, 촉매, 태양전지, 양자 컴퓨터 등 다양한 분야에서 응용되고 있지만, 크기·형태·함유물에 의해 입자 하나하나의 품질과 특성이 다르기 때문에 고품질화·고성능화를 위해서는 원하는 나노입자를 선별 분리하는 기술이 요구되고 있음.

연구진은 일반 광 파이버의 1/100 이하로 세선화 된 나노섬유에 파장이 다른 2개의 레이저 광을 양쪽에서 입사하는 장치를 개발함. 나노입자의 특성이나 함유물로 광압의 작용 방식이 다른 것을 이용하여 한 개씩 선별 분리시키는 완전히 새로운 원리의 나노입자 선별 방법을 실현함.

본 기술로 나노크기의 다이아몬드 미립자를 ‘질소 공동(Nitrogen-Vacancy, NV) 센터’라 불리는 구조 결함의 유무에 의해 각각 반대 방향으로 수송하고, 그 움직임을 읽어냄으로써 단일 입자의 고정밀도 흡수 분광을 계측하는 데 성공함.

향후 고품질 나노다이아몬드 입자에 의한 바이오 이미징, 양자 센서, 양자 디바이스 등의 고성능화가 기대됨.

본 연구 성과는 Science Advances (Optical selection and sorting of nanoparticles according to quantum mechanical properties)에 게재됨.