나노공학
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1. 개요
나노공학은 분자 크기의 시스템을 다루는 공학 분야이다. 4세기 로마 시대의 이색 유리를 사용한 리커거스 컵, 중세 시대 스테인드글라스 창의 나노입자, 다마스쿠스 검의 탄소 나노튜브 등에서 그 역사를 찾아볼 수 있다. 1959년 리처드 파인만의 강연에서 나노기술 개념이 제시되었으며, 1974년에는 나노기술이라는 용어가 사용되었다. 주사 터널링 현미경 발명과 탄소 나노튜브 발견은 나노공학 발전에 중요한 계기가 되었다. 나노기술은 주사 터널링 현미경, 분자 자기 조립 등의 기술을 활용하며, 전 세계적으로 다양한 교육 프로그램이 운영되고 있다.
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| 나노공학 | |
|---|---|
| 나노공학 | |
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| 분야 | 나노기술 |
| 설명 | 나노 스케일에서의 재료 설계, 엔지니어링, 제조 및 적용 |
| 하위 분야 | |
| 관련 분야 | |
2. 역사
1959년 리처드 파인만은 '바닥에는 풍부한 공간이 있다(There's Plenty of Room at the Bottom)'라는 연설에서 나노기술에 대한 개념을 처음 제시했다.[1] 1974년 Norio Taniguchi는 나노기술(nanotechnology)이란 용어를 사용했다. 1950년 빅터 라 메르와 로버트 디네가는 단분산 콜로이드 물질을 성장시켜 특수 종이, 페인트 및 박막을 산업적 수준으로 제조하는 공정을 개발했다.
2. 1. 고대 및 중세
- 4세기 로마: 리커거스 컵은 이색 유리를 사용해 만들어졌는데, 이는 나노공학의 초기 사례 중 하나이다.
- 6~15세기: 유럽의 대성당들에는 금 염화물이나 다른 금속 산화물, 염화물의 나노입자를 포함한 스테인드글라스 창문이 제작되었다. 이 나노입자들은 유리에 생생한 색을 냈다.
- 9~17세기: 도자기 겉면에는 은, 구리 등 금속 나노입자를 포함하는 반짝이는 층이 사용되었다.
- 13~18세기: "다마스쿠스 검"의 칼날은 탄소 나노튜브와 시멘타이트 나노와이어를 생성하는 기술로 제작되었다.
2. 2. 근현대
1959년 리처드 파인만은 '바닥에는 풍부한 공간이 있다(There's Plenty of Room at the Bottom)'라는 강연에서 나노기술에 대한 개념을 처음 제시했다.[1] 1981년 게르트 비니히와 하인리히 로러는 개별 원자를 볼 수 있게 해주는 최초의 원자 수준 현미경인 주사 터널링 현미경을 발명했다.[2] 1991년 이이지마 스미오에 의해 탄소 나노튜브가 발견되었으며, 이는 강도, 전기 및 열전도율 때문에 중요해졌다.[3]2004년 뉴욕 주립 대학교 올버니(SUNY Albany)는 미국에서 나노공학에 초점을 맞춘 최초의 대학 프로그램인 나노규모 과학 및 공학 대학(College of Nanoscale Science and Engineering)을 시작했다.[4] 2009년에서 2010년 사이 나드리안 시먼과 그의 동료들은 DNA 결정을 사용하여 3차원 DNA 구조를 만드는 로봇 나노규모 조립 장치를 만들었다.
3. 개념
나노기술은 분자 크기의 시스템에 대한 공학이다.
4. 기술
나노기술은 분자 크기의 시스템에 대한 공학이다.
- 주사 터널링 현미경(STM) - 단일 원자만큼 작은 구조를 영상화하고 조작하는 데 사용할 수 있다.
- 분자 자기 조립 - 임의의 DNA 염기 서열을 대량으로 저렴하게 합성하여 맞춤형 단백질 또는 아미노산의 규칙적인 패턴을 만들 수 있다. 마찬가지로 DNA 가닥은 다른 DNA 가닥에 결합하여 간단한 구조를 만들 수 있다.
5. 교육 프로그램
최초의 나노공학 프로그램은 토론토 대학교 공학 과학 프로그램 내에서 마지막 학년의 연구 옵션 중 하나로 시작되었다. 2003년, 룬드 공과대학교가 나노공학 프로그램을 시작했다. 2004년에는 뉴욕 주립 대학교 올버니 칼리지의 나노 스케일 과학 및 공학 대학이 미국 최초로 설립되었다. 이 대학은 나중에 SUNY 폴리와 합병되었지만 2023년 올버니 대학교로 다시 합류할 예정이다. 2005년, 워털루 대학교는 나노기술 공학 학위를 제공하는 독특한 프로그램을 설립했다.[2] 같은 해, 루이지애나 공과대학교는 미국에서 최초의 프로그램을 시작했다. 2006년 뒤스부르크-에센 대학교는 학사 및 석사 나노공학 프로그램을 시작했다.[3] 초기 나노공학 프로그램과 달리, 학부 및 대학원 학위를 모두 제공하는 세계 최초의 나노공학과는 2007년 캘리포니아 대학교 샌디에이고에 의해 설립되었다.
2009년, 토론토 대학교는 공학 과학의 모든 연구 옵션을 학위로 제공하기 시작하여 캐나다에 두 번째 나노공학 학위를 가져왔다. 라이스 대학교는 2016년에 재료 과학 및 나노공학과(MSNE)를 설립했다. DTU 나노테크 - 미세 및 나노기술 학과는 1990년에 설립된 덴마크 공과대학교의 학과이다.
2013년, 웨인 주립 대학교는 국립 과학 재단의 나노공학 학부 교육(NUE) 보조금으로 자금을 지원받는 나노공학 학부 수료 프로그램을 시작했다. 주요 목표는 나노기술 분야의 전문화된 학부 교육을 제공하는 것이다. 다른 목표는 다음과 같다. 1) 학부 수준에서 새로운 기술을 교육하고, 2) 새로운 적응형 인력을 훈련시키며, 3) 현직 엔지니어 및 전문가를 재교육하는 것이다.[4]
참조
[1]
웹사이트
Nanotechnology Timeline {{!}} Nano
https://www.nano.gov[...]
2019-03-17
[2]
웹사이트
Welcome to Nanotechnology Engineering at UW
http://www.nanotech.[...]
Department of Nanotechnology Engineering
2008-10-07
[3]
웹사이트
NanoEngineering at University of Duisburg-Essen
http://www.uni-due.d[...]
[4]
웹사이트
Wayne State University Nanoengineering Certificate Program
http://engineering.w[...]
2022-03-24
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