나노기술의 이해

책소개

나노기술에 대해 쉽고 다양하게 접근한 책. 나노기술의 역사에서부터 나노기술의 개발과 실제 적용 예, 자연세계에 숨어 있는 나노법칙, 나노껍질을 이용한 암의 치료, 모르포나비의 날개 모사를 통한 나노 광결정의 제작 과정 등 어렵게 느껴지던 나노의 세계를 친근하게 다루고 있다.

저자소개

저자 : 서갑양 저자 서갑양은 서울대학교 화학공학과(학사)와 동 대학 응용화학부(석사, 박사)를 졸업하고, 서울대학교 응용화학부, BK21 박사후 연구원과 MIT 화학공학과 박사후 연구원을 지냈다. 현재 서울대학교 기계항공공학부 부교수로 재직하고 있으며, 나노공정 및 바이오멥스 분야에서 활발한 연구 활동을 하고 있다. 저서와 논문 'A. Khademhosseini, K.Y. Suh, and M. Zourob, Biological Microarrays, Springer: The Humana Press, 2010.', '“Unconventional Nanolithography,” edited by Hari S. Nalwa, Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology, American Scientifi c Publishers, 2004.', '“Patterning of polymer thin films,” edited by David G. Bucknall, Nanolithography and patterning techniques in microelectronics, CRC Press, 2005.', '“Engineered Surface Nanotopography for Controlling Cell?ubstrate Interactions,” edited by Ali Khademhosseini, Jeffery Borenstein, Mehmet Toner, and Shuichi Takayama, Micro and Nanoengineering of the Cell Microenvironment, Artech House Publilshing, 2008.', '“Micro and Nanopatterning for Bacteria and Virus?ased Biosensing Applications,” edited by M. Zourob, et al., Principles of Bacterial Detection: Biosensors, Recognition Receptors and Microsystems, 2008.', '“Unconventional Patterning Methods for BioNEMS,” edited by John A. Rogers and H.H. Lee, Unconventional Nanopatterning Techniques and pplications, Wiley, 2009.'

1장 나노기술 입문 1. 들어가며: 나노기술은 이제 교양이다? 2. 나노 3. 나노기술 4. 나노기술의 역사 5. 나노 크기의 특징 6. 나노물질의 특성과 효과 7. 나노기술에 대한 기대 8. 나노기술에 대한 우려 2장 나노기술의 기초가 되는 기술 1. 들어가며 2. 나노 구조를 해석하는 현미경 기술 3. 여러 가지 나노 특성 분석 툴 3장 나노기술의 개발과 실제 적용 사례 1. 들어가며 2. 반도체 기술 3. 탄소 나노튜브 4. 나노 촉매 4장 자연세계의 나노 법칙 1. 들어가며: MICRO to NANO 2. 나노의 세계 3. 나노 물리 4. 나노 화학 5장 나노 바이오기술 1. 들어가며 2. 나노 바이오기술의 배경 3. 나노 바이오기술의 전망 4. 나노 바이오기술의 분야 개괄 5. 나노 바이오기술의 연구개발 현황 6장 나노공정 1. 들어가며 2. 하향식 방법 3. 상향식 방법 7장 나노 광결정 기술 1. 들어가며 2. 광결정의 주기적인 구조에 따른 분류 3. 자연계에서 관찰되는 광결정 4. 나노 광결정 제작 기술과 적용 사례 참고문헌 찾아보기

책속으로

나노기술은 지금까지 인간이 접근하지 못했던 금단의 학문이었고 아직도 명확한 방향설정이 부재하다. 때문에 원자·분자 현상의 해석, 조작, 응용, 제품 제작을 통해 경제성을 확보하려면 수학, 물리, 화학, 의학 등의 기초학문과 기계·전자·화학공학, 재료공학 등 엔지니어링 기술의 결합이 필수적이다. 나노기술의 연구는 기존 연구방식, 즉 전자, 화학,물리 등의 단독 연구로는 성과를 기대할 수 없다. 여러 학제 간의 협동연구가 불가피하다.(17쪽)

나노기술이 본격적으로 발전하게 된 계기가 무엇이라고 생각하는가? 20세기 중반까지는 왜 나노기술이 발전하지 못했다고 생각하는가? 간단하게 말하면 20세기 중반까지는 나노 스케일의 형상을 볼 수 없었기 때문이다. 아무리 나노기술을 구현하려고 해도 우리가 알아볼 수 없다면, 실과 바늘 꿰기도 힘든 눈먼 장님이 화려한 옷을 수놓으려는 것볼늘 를 바가 있겠는가? 물론 현재에도 맨눈으로 볼 수 있는 것이 아니지만, 기술의 발전으로 나노 스케일의 형상을 알아볼 수 있게 되었다. 나노 수준의 측정 및 분석 기구들이 나오면서 본격적인 나노기술의 태동이 시작되었다. (38쪽)

나노의 세계에서 관찰할 수 있는 여러 가지 현상은 나노라는 단위가 원자보다는 크고 마이크로 단위보다는 작다는 사실에 기인한다. 일반적으로 자연계는 91가지의 원자에 의하여 구성된다고 알려져 있다. 바꾸어 말하면, 원자 레벨에서는 그 크기가 너무 작아서 원소 91가지의 물성밖에 나타나지 않음을 의미한다. 반대로 마이크로 수준에서는 물질의 크기가 너무 커서 집합체로서의 물성밖에 보이지 않는다. 따라서 원자 수준의 정전기력이나 인력이 지배적으로 작용하는 미시 세계와 중력 등이 지배적으로 작용하게 되는 마이크로 이상의 거시 세계에 위치한 나노의 세계에서는 지금까지 알려지지 않은 새롭고 흥미로운 물성과 불가사의한 현상을 볼 수 있다. 나노기술을 이용하여 인류에게 도움이 되는 실용적인 장치를 만들 수 있다. 이러한 나노기술을 이해하려면, 나노의 세계를 지배하는 물리, 화학적인 법칙들에 대한 충분한 이해가 선행되어야 한다.(69-70쪽)

비단벌레는 오래전부터 아름다운 색깔 때문에 쓰임새가 다양했다. 중국에서는 벌레에 금속 테두리를 씌운 후 복장의 장신구로 이용했다고 전해진다. 또한 일본에는 호류사에 비단벌레의 딱지로 장식한 장롱의 일종인 옥충주자가 남아 있다. 특별히 한국에서는 고대 신라시대에 말안장의 장신구로 비단벌레를 사용한 마구(馬具)가 경주에서 출토되었으며, 그 아름다운 색깔로 인해 귀하게 여겨졌으며 최근 급격한 개체수의 감소로 문화재청에서는 비단벌레를 천연기념물로 지정하였다. (149쪽)

출판사 서평

21세기 핵심전략산업은? 이 책은 서울대학교 기초교육원의 기초교양교육 도서로, 21세기를 주도할 핵심 전략산업으로 급부상하는 나노기술에 관하여 비전공자와 일반인을 대상으로 쉽게 서술하고 있다. 이제 나노기술은 전세계 과학기술 발전을 주도하고 있고, 언론을 통해 자주 등장하여 일반인에게도 그리 낯설지 않은 교양지식의 영역에 속한다. 나노기술은 초고속 무선인터넷, 유비쿼터스 컴퓨팅, 차세대 디스플레이, 나노 전자소자, 생명복제, 바이오 칩 등의 첨단 기술과 깊게 관련되어 있으며, 정보통신, 바이오, 환경, 에너지 등 각 분야의 기존 기술적 한계를 극복할 수 있는 신성장 동력원이라고 할 수 있기 때문이다. 이것만 보아도 미래의 핵심기술이 될 나노기술의 중요성을 알 수 있다. 새로운 패러다임으로 주목받고 있는 나노기술은 물리, 화학, 생물, 공정, 소자, 측정 등 각각의 단편적인 기술만으로 개발, 발전될 수 있는 것이 아니라, 나노과학의 본질적인 특징인 다학제 간 연구를 통하여 발전 가능한 포괄적·종합적 기술이다. 나노기술에 대한 가장 쉽고 풍부한 접근 이 책은 나노기술의 역사에서부터 나노기술의 개발과 실제 적용 예, 자연세계에 숨어 있는 나노법칙, 나노껍질을 이용한 암의 치료, 모르포나비의 날개 모사를 통한 나노 광결정의 제작 과정 등 어렵게만 느껴지는 나노의 세계를 친근하게 다룬다. 이를 통해 이 책은 이공계 대학생들뿐 아니라 인문학을 전공하는 학생들이나 나노기술에 흥미를 느끼는 중고생들과 일반인에게도 나노기술의 핵심 지식과 정보를 제공하는 길잡이가 될 것이다. 나노기술의 이론에서부터 현실에서의 적용까지 이 책은 총 7개 장으로 구성되어 있다. 1장에서는 나노의 개념과 나노기술의 역사와 특징, 그리고 이 기술에 대한 기대와 우려까지 설명한다. 2장에서는 나노기술이 발전하게 된 계기와 나노구조를 해석하는 현미경기술과 여러 가지 나노 특성 분석 기구들이 나오면서 본격적인 나노기술이 발전하게 된 것을 알아본다. 3장에서는 나노기술의 적용사례를 살피면서 산업에서의 나노기술의 위치와 중요도를 알아보고, 21세기 산업 분야에서 어떻게 적용될 수 있는지를 가늠해 본다. 4장에서는 자연세계에서 발견할 수 있는 나노법칙을 알아본다. 5장에서는 바이오칩, 나노 생체소재, 약물전달시스템, 분자스위치 및 분자모터를 이용하는 신개념의 나노 구조물, 나노 생체분석 등 미래 신산업 창출에 큰 역할을 할 것으로 기대되는 기술을 알아본다. 또 나노과학을 실생활에 이용하려면 나노구조물을 대량으로 쉽고 경제적으로 제작하는 공정기술의 발달이 필요하며, 이러한 공정기술은 나노공학의 근본이 된다. 6장에서는 이러한 나노공정에 대해 알아본다. 7장은 주기적인 굴절률의 반복구조를 갖는 결정인 광결정과 자연계에서 관찰되는 광결정인 바단벌레, 모르포나비 등의 구조를 알아보고, 나노 광결정 제작기술과 적용사례를 알아본다.

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