요즘 광고에도 나노세탁기, 나노냉장고가 등장하는 게 사실 나노가 우리 생활에서 멀지 않은 것 같습니다. 실제로 나노기술은 우리 삶에 들어오고 있으며 우리 삶을 변화시킬 것입니다.

미국 과학자 닐 리스(Neil Leith)는 "나노기술은 미래에 획기적인 발전을 이룰 가능성이 가장 높은 과학 및 공학 분야"라고 말했습니다. 이 기술은 단순히 소형화를 향한 한 걸음이 아니라, 양자 원리가 물질의 움직임을 지배하는 새로운 미시 세계를 구현하는 것입니다.

재료의 성질을 설명하는 전통적인 이론은 임계 길이인 100나노미터보다 큰 물질에만 적용 가능합니다. 구조의 치수가 임계 길이보다 작으면 물질의 특성을 전통적인 이론으로 설명할 수 없는 경우가 많습니다. 20세기 말, 전 세계의 과학자들은 중급 분야, 즉 단일 분자나 원자 수준에서부터 수십만 개의 분자 수준까지 새로운 현상을 발견하려고 노력하고 있었습니다. 이 기본 이론에 대한 연구는 나노과학 연구의 현재 발전을 촉진했습니다.

우리는 물질의 기본 단위가 원자라는 것을 알고 있습니다. 따라서 오늘날 나노과학과 기술에 대한 연구는 실제로 사람들이 원자 수준에서 세계를 이해하는 것입니다.

이미 1993년 중국과학원 베이징진공물리연구소 연구진은 마치 체스 선수가 현미경 아래에 원자를 자유롭게 배치하고 '중국'이라는 글자를 썼다. 이것은 단지 실험일 뿐이지만, 인간은 나노미터 세계의 기적을 발견하고 볼 수 있으며, 인간은 나노기술이라는 새로운 분야에서 점점 더 큰 이익을 얻게 될 것입니다.

나노재료 및 나노구조 과학자들은 가까운 미래에 특별하고 새로운 신소재의 출현을 예상하면서 나노크기 제품 응용에 대한 전망을 설명했습니다. 이러한 재료는 다양한 기능을 가지며 환경 변화를 감지하고 그에 따라 반응할 수 있습니다. 나노기술 전문가들은 더 강한 강철의 출현을 예상하고 있다. 종이 무게의 10배, 종이의 1/10에 불과한 초전도성, 투명함, 녹는점이 더 높은 특성을 가지고 있습니다.

미묘하고 기적적인 나노기술은 우리의 삶을 어떻게 변화시킬 것인가? 예를 들어 머리카락 굵기의 1만분의 1도 안되는 탄소나노튜브를 이용하면 극도로 얇은 와이어를 만들 수 있다. 또는 초소형 전자 장치에 사용됩니다. 메모리에 나노 기술을 사용하면 전자 장치의 저장 기능이 크게 향상될 수 있습니다. 수백만 권의 책이 있는 도서관의 정보를 장치 내의 장치에 담을 수 있습니다.

또 다른 예로, 일부 사람들은 나노미터를 "산업용 MSG"라고 부릅니다. 왜냐하면 나노미터를 많은 전통적인 재료에 "뿌리면" 오래된 제품이 놀랍도록 새로운 모습을 보일 것이기 때문입니다. 도마, 걸레, 세라믹 타일, 지하철 자기카드 등 깨끗함을 좋아하는 작은 물건들에 나노입자를 첨가하면 탈취, 살균이 가능합니다. 나노 입자와 "혼합된" 시멘트와 콘크리트로 지어진 건물은 공기 중의 유해 물질을 흡수하고 분해할 수도 있습니다. 또한 철근 콘크리트는 숲처럼 "깊이 숨을 쉴" 수 있습니다. 기존 실리콘 칩은 수백 배 더 작은 나노튜브 구성요소로 대체될 것이며, 이제 여러 방을 차지하는 거대한 컴퓨터는 주머니에 들어갈 만큼 작을 수 있습니다.

가장 매력적인 점은 건강한 세포를 손상시키지 않고 인체에 침투해 암세포를 파괴할 수 있는 미래의 '나노로봇'이다. 수술 없이 심장과 뇌, 기타 장기를 복구할 수 있습니다.

1999년 미국 정부는 나노기술 보고서에서 나노과학과 공학 분야의 기초 연구 가속화를 촉구했다. 미국 대통령은 나노기술이 미국 과학기술의 선도적 위치를 유지하는 데 매우 중요하다고 믿었다. 2001년 연방 나노기술 연구 예산은 두 배로 늘어난 4억 9,500만 달러였습니다. 미국 국립 나노기술 이니셔티브(National Nanotechnology Initiative)를 위한 연구 노력은 다양한 정부 연구 개발 프로그램의 고위 대표들로 구성된 위원회에 의해 조정될 것입니다. 국방부, 에너지부, 상무부, 우주국, 국립과학재단, 국립보건원 등이 국립과학기술위원회의 지도 아래 중요한 역할을 하게 된다. 미국 국립 나노기술 프로그램(National Nanotechnology Program)의 초기 연구 초점은 분자 수준에서 새로운 특성을 갖고 물리적, 화학적 특성이 크게 향상된 재료에 관한 것입니다.

다양한 국가의 나노기술 연구자들이 관심을 갖고 있는 나노기술의 최첨단 분야는 다음과 같은 다섯 가지 측면으로 요약할 수 있습니다.

——나노미터 수준에서 전자 사이의 상호 작용 원자는 변화하는 요인의 영향을 받습니다.

이러한 방식으로 과학자들은 물질의 화학적 구성을 바꾸지 않고도 자성, 전기 저장 용량, 촉매 능력과 같은 물질의 기본 특성을 제어할 수 있습니다.

——나노미터 수준에서 생물학적 시스템은 완전한 체계적 조직을 갖추고 있어 과학자들이 인공 부품과 조립 시스템을 인간 세포에 넣을 수 있어 인간이 자연을 시뮬레이션하고 분자 기계를 만들 수 있습니다. .

- 나노 구성 요소는 표면적이 넓어 이상적인 촉매 및 흡수제 등이 될 수 있으며 전기 에너지를 방출하고 인간 세포에 약물을 전달하는 데 유용합니다.

——나노 기술을 사용하여 만든 소재는 일반 소재에 비해 크기가 크게 줄어들고 강도와 인성은 향상되지만 구성은 그대로 유지됩니다. 나노입자는 매우 작기 때문에 표면 결함이 발생하지 않으며, 표면 에너지가 높기 때문에 강도가 증가합니다. 이는 강력한 복합재료를 만드는데 매우 유용할 것입니다.

—— 매크로 구조와 비교하여 나노 구조는 모든 차원에서 크기가 훨씬 작기 때문에 상호 작용이 더 빠르게 발생하여 더 에너지 효율적이고 성능이 뛰어난 장치가 만들어집니다.

전 세계 나노 전문가들의 노력으로 나노 시대가 우리 앞에 다가왔습니다. 일부 과학자들은 나노기술의 이러한 혁명이 트랜지스터를 마이크로 전자 장치로 대체함으로써 촉발된 혁명에 비유될 수 있다고 예측합니다. 미래의 마이크로나노트랜지스터와 나노메모리칩의 출현은 컴퓨터의 속도와 효율성을 수백만배로 향상시키고, 디스크 저장용량을 현재의 수백배, 수천배로 늘리며, 에너지 소비를 수백배로 줄여줄 것이다. 오늘은 수천 센트예요. 통신 대역폭은 수백 배 증가하고 폴더블 디스플레이는 현재 디스플레이보다 10배 더 밝아질 것입니다. 또한, 나노미터 수준에서 가능한 것은 생물학적 구성 요소와 비생물학적 구성 요소가 대화형 센서 및 프로세서로 결합되어 인간에게 서비스를 제공하는 것입니다.

과학자들은 미래를 어디까지 예측할 수 있을까? 미국 반도체 산업 협회는 프로세서, 센서, 메모리, 전송 장비에 대한 개발 로드맵을 개발했지만 이 로드맵은 2010년까지만 확장되고 크기가 100인 구조물만 해당됩니다. 이는 모두 나노구조로 이루어진 장치보다 더 큰 나노미터를 달성했습니다. 협회는 과학적 발견이 상업적으로 실행 가능한 기술이 되기까지는 시간이 걸리며, 나노기술은 2010년에서 2015년까지 성숙하지 못할 것으로 예상된다고 말했습니다.

가까운 미래에 나노 크기의 제품이 대거 등장할 것은 의심의 여지가 없는 사실이라고 볼 수 있다. 나노기술과 제품에 대한 연구가 심화되면서 앞으로 10년 안에 나노기술과 기술특허가 상용화될 것으로 보입니다.