나노기술 및 정책 정보

• 목록

나노스케일 센서는 매우정교하고 소비전력이 적고 크기가 매우 작으며, 질병에 관한 혈중 분자 신호, 공기중 극미량 독성 가스, 음식의 소량 첨가물 등을 감지해 낼 수 있다. 그러나, 이 장치를 구동하기 위한 전지와 집적회로 때문에 완전히 소형화 하기 어렵다. 죠지아테크의 재료과학자인 Zhong Lin Wang은 압전성의 이점을 이용해서 소형 발전기로 나노 세계에 전력을 공급한다. 이것이 성공할 경우, 생물학적 화학적 나노센서는 스스로 전력 공급이 가능 할 것이다.

기계적 압력을 받는 결정 물질이 전압을 발생시키는 압전효과는 100년 이전에 알려졌다. 그러나 2005년, Wang은 원자현미경의 probe로 zinc oxide 나노와이어를 구부림으로써 최초로 나노스케일에서 압전효과를 시연하였다. 나노와이어가 구부러졌다 원상태로 돌아옴에 따라, zinc와 oxide이온이 발생시킨 전압차는 전류를 생성시킨다. 최초 실험에서 Wang이 얻어낸 전류는 매우 작았고 전압차는 최대 몇 밀리볼트였다. 그러나 Wang은 충분한 조작을 하면, 우리 주변의 작은 진동(음파, 바람, 이식된 기구 주위를 흐르는 혈액의 난류)을 이용하여 실질적 나노스케일 전원을 고안할 수 있을 것으로 생각했다. 이와 같은 미세한 움직임이 나노와이어를 휘게하여 전기를 발생시킨다.

지난 11월, Wang은 고분자층에 zinc oxide를 끼워 넣어 만든 시트를 구부려서 50 mV를 얻었다. 이것은 미세 센서 구동에 있어서 중요한 발전이다.

또한 Wnag은 궁극적으로는 이 발전기가 섬유로 짜여질 수 있기를 희망한다. 그 결과로 만들어진 셔츠는 iPod과 같은 장치의 전지를 충전시킬만한 충분한 전력을 발생시킬 수 있을 것이다.

한편, Wang은 신종 나노스케일 센서를 위한 첫 번째 요소를 시연하였다. 나노압전공학은 zinc oxide 나노와이어가 압전효과를 보일 뿐 아니라 반도체이기도 하다는 사실을 이용한다. 첫째, 나노압전기술은, 외부적 압력에 대해 전기 반응을 나타내므로, 기계적 센서로 사용될 수 있다. 두 번째, 트랜지스터와 다이오드와 함께, 나노압전공학은 집적회로의 기본 부품을 만드는데 쓰일 수 있다. 전통적 전자부품들과는 달리 나노압전부품은 외부 전원을 필요치 않는다. 그것들은 기계적 압력에 노출되었을 때 스스로 전기를 발생시킨다.

외부전원이 필요없는 나노일렉트로닉스는 모든 가능성을 개척했다. 나노발전기를 장착한 나노압전 보청기는 일련의 나노와이어를 사용할 수 있고, 각각은 가청범위내의 각각 다른 주파수에 진동하도록 조율된다. 나노와이어는 소리를 전기 신호로 전환, 처리하여 소리가 직접 뇌의 뉴런에 전달되도록 한다. 이같은 인공 신경기관은 전통의 보청기보다 간단하고 민감할 뿐 아니라, 건전지 교체를 위해 제거될 필요가 없다. 나노압전센서는 비행기 엔진 내부의 기계적 압력을 측정할 수 있다 : 아주 적은 나노와이어 소자가 압력을 관측하고 정보를 가공하여, 해당 데이터를 비행기 컴퓨터로 전송한다. 신체 내에서, 혹은 공기중에서든, 나노 장치는 우리 주변의 세상에서 볼 수 있게 될 것이다.