나노기술 및 정책 정보

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물질·재료연구기구(NIMS)가 다이아몬드를 사용하여 500℃의 고온에서도 저전력으로 안정적으로 동작하는 고감도 자기 센서를 개발함. 다이아몬드가 고온에서도 안정적으로 구동하는 구조를 이론적으로 규명함으로써 기존의 고온 자기 센서의 단점을 극복함. 연구진은 최고의 경도와 탄성 계수를 갖는 물질인 다이아몬드를 이용하여 초고감도 MEMS 센서를 개발하는 데 성공한 바 있으며, 다이아몬드는 5.5eV라는 넓은 밴드 갭에 의해 고온에서도 전자가 여기(励起)되기 어려워 고감도이면서 안정된 동작을 기대할 수 있어 그 실증 실험을 실시함. 그 결과, 다이아몬드의 결함 에너지 준위가 깊은 경우 700℃의 고온에 이르기까지 센서로서 안정적으로 작동하는 것을 확인함. 또한, 고온에서도 외부 자계의 영향으로 탄성 변형할 수 있는 자왜(磁歪) 재료와 결합하여 500℃의 고온에서도 안정적으로 작동하는 MEMS 자기 센서를 개발하는 데 성공함. 500℃의 고온에서도 10nT/√Hz의 높은 자기 감도를 달성함. 본 연구 성과는 내연 기관, 석유, 광물 탐사, 원자로의 재질 열화 진단, 우주 이용 등 열악한 환경에서의 자기 센싱에 응용될 수 있을 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 ‘Physical Review Letter’ (“Effect of deep-defects excitation on mechanical energy dissipation of single-crystal diamond”) 지와 ‘ACS Applied Materials & Interface’ (“Enhancing Delta E Effect at High Temperatures of Galfenol / Ti / Single-Crystal Diamond Resonators for Magnetic Sensing”) 지에 각각 게재됨.