스킵네비게이션

그림 1 이화여자대학교 이상욱 교수팀이 제작한 실로폰 형태의 그래핀 나노 역학 공진 소자의 전자현미경사진

○ 연구배경

- 용수철에 추를 매단 후 떨어뜨리면 용수철이 상하로 주기적으로 왕복하는 운동을 하게 된다. 이 용수철에 더 무거운 추를 올리면 왕복하는 주기가 더 길어지게 된다. 따라서 용수철이 움직이는 주기의 변화와 용수철에 매달려있는 추의 무게 변화 사이의 관계를 알 수 있다. 이러한 관계는 용수철이 아주 작아지게 되더라도 성립하게 되는데, 용수철이 아주 작아지면 용수철이 흔들리는 주기는 매우 짧아지고 이 주기는 용수철의 미세한 질량 변화에 민감하게 변화하게 된다.

흑연 원자 한층으로 이루어진 그래핀은 매우 가벼울 뿐 아니라 강철의 수백배 이상 될 정도의 기계적 강도를 가지고 있어서 이를 이용해서 역학적으로 진동하는 소자를 만들게 되면 작은 세상에서 이루어지는 흥미로운 역학적인 특성을 공부할 수 있을 뿐 아니라 초미세 질량 변화를 감지할 수 있는 센서와 같은 우리 생활에 응용할 수 있는 소자로 개발할 수 가능성을 알아보는 연구도 할 수 있다.

○ 강연 소개

- 본 강연에서는 실로폰 형태로 공중에 매달려있는 그래핀 리본 구조를 이용하여 탐구할 수 있는 역학적, 전기적, 광학적 특성에 대해 소개한다.

먼저 1777년 샤를 쿨롱이 전기량과 전기력 사이의 관계를 알아보기 위해 고안한 실험을 통해 전기적인 자유도와 역학적인 자유도를 서로 결합할 수 있는 시스템이 매우 민감한 측정장치로 사용될 수 있음을 소개하고 이

러한 결합관계를 작은 시스템에 적용했을 때 기대할 수 있는 흥미로운 현상과 응용방법에 대해 이야기함으로써 나노 전기역학 시스템에 대한 소개와 본 연구팀의 연구 배경을 설명하고자 한다.

본 강연에서 소개할 그래핀 기반의 나노 역학 공진기는 원자 한층으로 이루어진 그래핀이 공중에 매달려서 특정한 주기를 가지고 진동을 하는 시스템이다. 이 구조가 진동하는 현상은 우리가 일상에서 관찰할 수 있는

용수철의 움직임과 여러 가지 악기들이 소리를 내는 현상과 같은 원리를 가지고 있기 때문에 용수철의 물리현상을 간단히 소개한 후 이를 작은 시스템에 적용했을 때 나타날 수 있는 흥미로운 현상들을 그래핀 실로폰을

통해 얻어진 연구 결과들로 설명한다.

○ 연구팀 및 연구 소개

- 나노 전자/나노 역학 연구실은 탄소나노튜브, 그래핀과 같은 탄소 기반 저차원 나노구조를 이용한 전자소자, 전기역학 소자를 개발하여 이들의 기본적인 전기적, 역학적, 광학적 특성과 같은 기본 물리 특성을 분석하

고 이를 새로운 개념의 전자소자, 초미세 센서와 같은 차세대 소자로서 응용할 수 있는 방법을 연구하고 있다.

저차원 나노 구조를 이용해서 제작된 나노 전자소자, 나노 전기역학 소자는 기존의 트랜지스터 보다 훨씬 적은 전력을 소비하면서 빠르게 연산을 수행할 수 있고 현재 우리가 사용하고 있는 메모리 소자 보다 수천배 빠

르게 정보를 저장할 수 있음을 지난 10여년간 본 연구진의 연구 결과를 통해 보여주었다. 현재 본 연구실은 나노 구조에서 일어날 수 있는 새로운 양자역학적 특성을 탐구하여 이러한 양자 특성을 차세대 전자 시스템에

적용될 수 있는 가능성을 제안하고자 연구를 수행하고 있다.