나노기술 및 정책 정보

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스위스 로잔 연방 공과대학교(Ecole Polytechnique Federale de Lausanne) 연구팀이 나노미터 팁을 사용하여 영구적으로 2-D 재료의 물리적 특성을 변경하는 방법을 개발했음. 재료 변형을 포함하는 그들의 접근 방식은 이러한 재료를 전자 및 광전자 장치에 사용하는 길을 열어줌. 재료는 모두 고유한 특성 세트를 가짐. 예를 들어 절연성, 반도체성, 금속성, 투명성 또는 유연성이 있음. 일부는 2D 재질의 경우와 같은 몇 가지 매우 유용한 속성을 결합함. 단 하나 또는 몇 개의 원자층으로 구성된 이 재료는 차세대 전자 및 광전자 장치의 제조에 매우 유망함. 이 분야에서 실리콘은 여전히 ​​왕임. 그러나 유연하거나 투명해야하는 전자 장치와 같은 일부 전자 장치의 적용에는 한계에 도달하고 있어 2D 재료가 실행 가능한 대안이 될 수 있음. 2D 재료를 사용하려면 먼저 구조화해야함. 즉, 주어진 응용 분야에 적합한 크기와 모양으로 절단해야함. 밴드 갭과 같은 물리적 특성도 재료 전체와 특정 위치에서 조정해야함. ETH Zurich 및 IBM과 협력하여 Microsystems Laboratory의 과학자들은 이러한 재료의 특성을 변경하는 새로운 방법을 개발했음. 연구팀은 열스캐닝 프로브 리소그래피(t-SPL)를 사용했음. 열스캐닝 프로브 리소그래피(t-SPL)는 가열된 나노미터 팁을 재료에 놓고 압력을 가하여 원하는 모양(이 경우 물결 모양)을 만드는 동시에 힘과 온도를 신중하게 제어함. 2D 재료를 전체적으로 그리고 국부적으로 변형하기 위한 몇 가지 방법이 이미 존재함. 더 구체적으로, 새로운 방법은 가전자대와 전도대 사이의 에너지 갭을 변경하여 결과적으로 재료의 전자 및 광학 특성을 변경할 수 있음. 그리고 밴드 갭의 이러한 변화는 공간 분해능이 20 나노미터 이하로 로컬에서 수행 될 수 있음.

과학자들은 이미 고정밀로 2-D 재료를 절단하는 방법을 개발했음. 이제 그들의 목표는 이 방법을 재료의 속성을 변경하는 새로운 방법과 결합하는 것임. 연구팀은 동일한 도구인 t-SPL을 사용하여 원하는 모양, 치수 및 물리적 특성을 가진 장치를 10 나노미터 단위까지의 해상도로 제조할 수 있음.

그들의 작업은 웨어러블 및 이식용 폴리머 재료를 제조 및 수정하기 위한 새로운 프로세스를 개발하기 위한 대규모 연구 프로젝트의 일부를 구성함. 목표는 차세대 장치의 실험실 규모에서 산업 규모 생산으로의 전환을 가능하게 하는 것임.

본 연구 성과는 ‘Nano Letters’ (“Thermomechanical Nanostraining of Two-Dimensional Materials”) 지에 게재됨.