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특이한 나노스페이스를 이용한 나노온도계

전문가 제언: ○ 직경이 75nm이고 길이가 10μm인 세계에서 제일 작은 온도계가 개발되었다고, 2002년 2월 세계적인 과학저널 Nature가 보고하였다. 이 온도계는 나노과학의 대표 소재인 탄소 나노튜브를 이용해 개발이 이루어진 것으로 보고되었다. 탄소 나노튜브는 탄소원자로 구성된 긴 원통형의 물질로 현재 나노기술에서 실제 응용에서 실용화가 된 제품이다.

○ 본문에서 그 원리를 설명하고 있는 일본의 Yoshio 등이 탄소 나노튜브 안에 액체 갈륨(Ga)을 넣어서 이러한 나노온도계를 처음 제조하였는데 이 나노튜브 온도계는 일반 온도계와 작용 원리가 같아 탄소 나노튜브 내의 액체 갈륨의 온도에 따른 팽창과 수축을 이용한 것이다.

○ 수은이나 알코올과 같이 온도계에서 사용될 수 있는 액체는 팽창과 수축이 온도에 따라 일정 비율로 선형적으로 변하면서 또한 가역적이어야 하는 것이 필수적인데 이 액체 갈륨이 이러한 성질을 가지고 있다.

○ 나노튜브 온도계는 눈금을 새길 수 없기 때문에 온도계측은 전자현미경을 이용하여 읽을 수밖에 없다. 탄소 나노튜브의 온도 측정 영역은 50~500℃ 범위로 처음에는 제조하였으나, 갈륨의 비점이 높은 것을 이용하여 측정 온도를 1,000℃까지 높일 수 있는 것으로 보고되고 있다.

○ 갈륨의 팽창률을 전자현미경으로 관찰하면 쉽게 카본 나노튜브 온도계로 측정할 수 있어 0.25℃ 차이까지 정확하게 측정할 수 있으며, 위에서 언급한 것과 같이 1,000℃까지도 측정할 수 있다. 이 온도계를 이용하면 미세한 전자회로의 이상 여부나 고장을 탐색하는 데 활용할 수 있다는 것이 가장 큰 장점이다.

○ 향후 우리나라에서도 나노 크기의 입자를 이용한 나노기술을 더욱 발전시켜 나노제품의 활용에는 물론 일본에서 개발한 나노온도계와 같은 특이한 성질과 용도의 제품개발에도 도전하여 반도체개발 등에 크게 응용되기를 바라는 바이다.

저자: Yoshio BANDO
자료유형: 학술정보