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빛만큼 빠른 전하 움직임 첫 관측

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빛만큼 빠른 전하 움직임 첫 관측

2014.11.25 18:00
국내 연구진이 진폭이 아주 짧은 레이저를 이용해 나노 소자 속에 흐르는 전하의 움직임을 측정할 수 있는 현미경을 개발했다. - 아주대 제공
국내 연구진이 진폭이 아주 짧은 레이저를 이용해 나노 소자 속에 흐르는 전하의 움직임을 측정할 수 있는 현미경을 개발했다. - 아주대 제공

 

국내 연구진이 나노 소자에 흐르는 전하의 움직임을 관측하는 데 성공했다.

 

안영환 아주대 에너지시스템학과 교수팀은 탄소튜브나 나노와이어 같은 나노 소자에서 움직이는 전하를 관측할 수 있는 ‘초고속 광전현미경’을 개발하고 실제 전하의 움직임을 포착하는 데 처음으로 성공했다고 25일 밝혔다.

 

전자제품은 기본적으로 반도체 소자 속에 전하가 움직이며 작동한다. 하지만 전하가 움직이는 속도는 빛의 100분의 1 수준으로 매우 빨라서 관측이 어렵고 특성을 파악하는 데 한계가 있었다.

 

연구진은 자체 개발한 ‘나노 광전류 현미경’에 펨토초 레이저를 이용한 분광학 기술을 접목해 이 문제를 해결했다. 펨토초 레이저는 진폭이 1000조 분의 1초로 매우 짧아 빠른 움직임을 관측할 수 있다. 실제로 이렇게 개발한 초고속 광전현미경으로 나노 크기의 소자에 흐르는 전하의 움직임을 펨토초 단위로 관측할 수 있었다.

 

또 전하가 전극 사이를 통과하는 시간을 관측할 수 있었으며, 조건을 다양하게 바꿀 때 전화의 속도가 변하는 정도를 관측하는 데도 성공했다.

 

안 교수는 “전하의 속도와 소자 내 이동시간을 정확히 알 수 있다는 점에서 전자기기의 속도를 획기적으로 끌어올리는 데 기여할 것”이라고 말했다.

 

이 연구결과는 미국화학회(ACS)에서 발행하는 나노과학 분야 전문지 ‘ACS 나노’ 10월호에 실렸다.

 

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