초고속 전자 스위치로서의 풀러렌
- 기초과학 / 문광주 기자 / 2023-03-01 17:24:12
3'20" 읽기
- 레이저에 의해 들뜬 풀러렌이 스위치처럼 작용한다는 것이 밝혀졌다.
- 풀러렌은 스위치로 사용되는 트랜지스터와 유사한 방식으로 작동하지만 훨씬 작다.
- 풀러렌은 제어된 방식으로 전자를 편향시킨다.
- 일반 트랜지스터보다 최대 100만 배 빠름
- 더 강력한 전자 장치를 위한 기회, 시간은 오래 걸릴 것
- 스위칭에 필요한 레이저가 먼저 소형화돼야
탄소는 주기율표에서 가장 다재다능한 원소 중 하나이며 다이아몬드에서 흑연, 단층 그래핀, 다용도 탄소 나노튜브 또는 구형 Buckminster 풀러렌에 이르기까지 무수한 구조 변형을 형성할 수 있다. 이 속이 빈 구체는 오각형과 육각형의 격자에 배열된 60개의 탄소 원자로 구성된다. 그들은 유기 태양 전지에서 유망한 촉매와 반도체로, 의학에서는 수송 분자 및 라디칼 제거제로도 간주된다.
풀러렌은 제어된 방식으로 전자를 편향시킨다.
도쿄 대학의 히로푸미 야나기사와(Hirofumi Yanagisawa)와 함께 일하는 물리학자들은 이제 또 다른 유망한 응용 분야를 발견했다. 예비 테스트에서 그들은 풀러렌이 얇은 금속 팁에 적용되고 전기장에 노출될 때 특정 패턴으로 전자를 방출한다는 것을 이미 결정했다. 현재 실험에서 물리학자들은 여기 상태와 속이 빈 탄소 구체의 방향에 특별히 영향을 미치기 위해 초단파 레이저 펄스를 사용했다.
레이저에 의해 들뜬 풀러렌이 스위치처럼 작용한다는 것이 밝혀졌다. 광 펄스에 따라 제어 가능한 방식으로 들어오는 전자를 편향시키거나 철로의 스위치와 같이 편향되지 않은 상태로 통과시킨다. "이것은 우리가 분자가 들어오는 전자를 지시하는 방법을 제어할 수 있게 한다"고 Yanagisawa는 설명했다. 원칙적으로 풀러렌은 스위치로 사용되는 트랜지스터와 유사한 방식으로 작동하지만 훨씬 작다.
일반 트랜지스터보다 최대 100만 배 빠름
결정적인 요인은 이 스위칭 프로세스가 엄청난 속도로 발생한다는 것이다. 실험에서 풀러렌은 기존 마이크로칩의 회로보다 몇 배 더 빠르게 전자를 전환했다. 야나기사와는 "우리는 고전적인 트랜지스터보다 백만 배 더 빠른 풀러렌으로 스위칭 속도를 달성할 수 있었다"고 말했다. 이것은 미래에 전자 회로를 더 빠르고 작게 만들 수 있다.
"풀러렌이 동시에 여러 전환 작업을 수행하도록 목표 레이저 펄스를 사용할 수 있다는 것이 중요하다"며 "단일 분자에 여러 개의 미세한 트랜지스터가 결합된 것과 같다"고 물리학자는 설명했다. 이러한 분자 다중 스위치는 회로를 물리적으로 더 크게 만들지 않고도 회로의 복잡성을 증가시킬 수 있다.
더 강력한 전자 장치를 위한 기회
연구원들에 따르면 풀러렌 스위치는 컴퓨터와 기타 전자 장치를 더 빠르고 작게 만드는 새로운 가능성을 열어준다. 이론적으로 풀러렌 스위치의 작은 네트워크만 있으면 기존 마이크로칩보다 빠르게 산술 작업을 완료할 수 있다. 그러나 실제로 풀러렌 기반 트랜지스터와 회로가 나타나기까지는 아마도 오랜 시간이 걸릴 것이다. 스위칭에 필요한 레이저가 먼저 소형화돼 칩에 집적돼야 하기 때문이다.
(Physical Review Letters, accepted)
출처: University of Tokyo
- 레이저에 의해 들뜬 풀러렌이 스위치처럼 작용한다는 것이 밝혀졌다.
- 풀러렌은 스위치로 사용되는 트랜지스터와 유사한 방식으로 작동하지만 훨씬 작다.
- 풀러렌은 제어된 방식으로 전자를 편향시킨다.
- 일반 트랜지스터보다 최대 100만 배 빠름
- 더 강력한 전자 장치를 위한 기회, 시간은 오래 걸릴 것
- 스위칭에 필요한 레이저가 먼저 소형화돼야
초고속 전자 스위치로서의 풀러렌
탄소 구체의 레이저 펄스, 트랜지스터보다 빠르게 제어된 방식으로 전자 편향켜
빠른 구체:
풀러렌은 기존 마이크로칩의 트랜지스터보다 최대 100만 배 빠른 전자 스위치로 변환될 수 있다. 표적 레이저 펄스는 풀러렌의 전기화학적 상태를 변경하여 전자가 편향되거나 날아가게 한다. 이론적으로 "버키볼"은 미래에 더 빠르고 강력한 마이크로 전자공학을 가능하게 할 수 있다.
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| ▲ 탄소 분자 풀러렌은 레이저 펄스를 사용하여 초고속 전자 스위치로 변환될 수 있다. © 2023 Yanagisawa et al. |
탄소는 주기율표에서 가장 다재다능한 원소 중 하나이며 다이아몬드에서 흑연, 단층 그래핀, 다용도 탄소 나노튜브 또는 구형 Buckminster 풀러렌에 이르기까지 무수한 구조 변형을 형성할 수 있다. 이 속이 빈 구체는 오각형과 육각형의 격자에 배열된 60개의 탄소 원자로 구성된다. 그들은 유기 태양 전지에서 유망한 촉매와 반도체로, 의학에서는 수송 분자 및 라디칼 제거제로도 간주된다.
풀러렌은 제어된 방식으로 전자를 편향시킨다.
도쿄 대학의 히로푸미 야나기사와(Hirofumi Yanagisawa)와 함께 일하는 물리학자들은 이제 또 다른 유망한 응용 분야를 발견했다. 예비 테스트에서 그들은 풀러렌이 얇은 금속 팁에 적용되고 전기장에 노출될 때 특정 패턴으로 전자를 방출한다는 것을 이미 결정했다. 현재 실험에서 물리학자들은 여기 상태와 속이 빈 탄소 구체의 방향에 특별히 영향을 미치기 위해 초단파 레이저 펄스를 사용했다.
레이저에 의해 들뜬 풀러렌이 스위치처럼 작용한다는 것이 밝혀졌다. 광 펄스에 따라 제어 가능한 방식으로 들어오는 전자를 편향시키거나 철로의 스위치와 같이 편향되지 않은 상태로 통과시킨다. "이것은 우리가 분자가 들어오는 전자를 지시하는 방법을 제어할 수 있게 한다"고 Yanagisawa는 설명했다. 원칙적으로 풀러렌은 스위치로 사용되는 트랜지스터와 유사한 방식으로 작동하지만 훨씬 작다.
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| ▲ 스위치처럼 풀러렌은 제어 가능한 방식으로 전자의 흐름을 전환싴니다. © 2023 Yanagisawa et al. |
일반 트랜지스터보다 최대 100만 배 빠름
결정적인 요인은 이 스위칭 프로세스가 엄청난 속도로 발생한다는 것이다. 실험에서 풀러렌은 기존 마이크로칩의 회로보다 몇 배 더 빠르게 전자를 전환했다. 야나기사와는 "우리는 고전적인 트랜지스터보다 백만 배 더 빠른 풀러렌으로 스위칭 속도를 달성할 수 있었다"고 말했다. 이것은 미래에 전자 회로를 더 빠르고 작게 만들 수 있다.
"풀러렌이 동시에 여러 전환 작업을 수행하도록 목표 레이저 펄스를 사용할 수 있다는 것이 중요하다"며 "단일 분자에 여러 개의 미세한 트랜지스터가 결합된 것과 같다"고 물리학자는 설명했다. 이러한 분자 다중 스위치는 회로를 물리적으로 더 크게 만들지 않고도 회로의 복잡성을 증가시킬 수 있다.
더 강력한 전자 장치를 위한 기회
연구원들에 따르면 풀러렌 스위치는 컴퓨터와 기타 전자 장치를 더 빠르고 작게 만드는 새로운 가능성을 열어준다. 이론적으로 풀러렌 스위치의 작은 네트워크만 있으면 기존 마이크로칩보다 빠르게 산술 작업을 완료할 수 있다. 그러나 실제로 풀러렌 기반 트랜지스터와 회로가 나타나기까지는 아마도 오랜 시간이 걸릴 것이다. 스위칭에 필요한 레이저가 먼저 소형화돼 칩에 집적돼야 하기 때문이다.
(Physical Review Letters, accepted)
출처: University of Tokyo
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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