유기 - 은 복합 나노입자 이용 접합기술 개발
무연 납땜의 대체 재료로
大阪대학 대학원 공학연구과의 小林鑛二郞 교수 등은 유기-은 복합 나노입자를 이용한 접합기술을 개발했다. 은과 구리를 150℃에서 접합할 수 있고, 779℃의 고온에서도 안정적인 접합을 형성, 금속결합에 의해 전기전도도를 높게 유지할 수 있다. 탄화실리콘 파워디바이스와 하이브리드카의 인버터 등 고온, 대전류 환원 하에서 이용하는 디바이스로 무연 납땜을 대신할 접합재료로서의 응용을 기대할 수 있다.
개발한 유기-은 복합 나노입자는 약 10나노미터 지름의 은나노입자 주변에 알코올계 유기물로 껍질을 만들어 입자의 응집을 방해하고 있다. 은 화합물 용액과 유기물을 이용하여 화학적으로 합성한다. 유기 껍질은 2, 3회 화학적으로 치환하여 가열분해 온도를 150℃까지 낮출 수 있다.
은나노입자를 감싸는 유기 껍질은 150℃에서 분해를 시작해 제거된다. 유기 껍질이 없어지면 표면활성이 높은 은나노입자가 입자끼리 혹은 구리와 결합하는 구조이다.
유기-은 복합 나노입자는 분말상태로 얻어진다. 접합부에 도포할 때에는 은 나노입자 분말을 용제로 하여 페이스트 상태로 만들어 사용한다. 단시간에 효율적으로 반응시킬 목적이므로 접합 온도 280℃에서 실험했다. 5메가펄스에서 5분 가압하고, 유기-은 나노입자를 이용하여 구리를 접합하면 은 층은 입경이 나노사이즈의 다결정 구조로 구리와의 계면에는 박리나 공공(空孔)은 없고, 은과 은이 급속결합하고 있다는 것을 확인할 수 있었다.
실장기술에서는 디바이스에 피해를 주지 않기 때문에 온도를 300℃ 이하로 낮추어야 한다. 개발한 기술은 300℃ 이하에서 접합할 수 있기 때문에 기존의 프로세스를 사용할 수 있다는 메리트가 있다.  (NK)

웨트 프로세스에 의한 산화물 나노 코팅 기술 개발
기재 표면의 코팅 처리는 보호효과뿐 아니라 여러 가지 기능을 부여할 수 있기 때문에 오래 전부터 많은 연구가 이루어져 왔다. 최근 보다 고도한 기능의 발현, 제어에 대한 요구가 높아지고 있고, 막 두께와 내부구조를 나노레벨로 제어할 것을 요구하고 있다. 이러한 요구에 대응할 수 있는 제막기술로서 스팩터링법, 펄스레이저 디포지션법 등이 알려져 있는데 이들은 초고진공기술, 선진적인 빔 기술을 구사한 고가의 대형장치를 필요로 한다. 한편 웨트 프로세스를 이용한 코팅은 큰 장치를 필요로 하지 않고, 손쉽게 저렴한 방법이라는 특징이 있다. 그러나 그 대표적인 방법인 졸겔법에서 볼 수 있듯이 제어할 수 있는 두께는 통상 서브 ㎛렌지이며 나노레벨에서의 세밀한 제어는 곤란하다는 문제점이 있다.
이 기술은 층상 티탄산화물과 망간산화물 등의 층간에 높은 게스트를 인터카레이션함으로써 단층 박리시켜서 합성한 초슬림 2차원 시트상 산화물(나노시트)을 코팅 소재로 이용하고 이것을 액상 속에서 자기조직화 반응을 활용하여 기판 위에 레이어 바이 레이어로 누적하는 방법으로 1nm의 두께 정도(精度)에서의 산화물 코팅을 가능케 한 것이다. 그 원리는 나노시트가 분산된 콜로이드 용액 또는 나노시트와 반대 전하를 가진 폴리머 용액에 기판을 적절한 조건 하에서 침적하면 기판 표면에서 모노레이어 흡착이 일어난다는 점, 일단 모노레이어가 형성되면 용액 안에 존재하는 잉여 성분의 흡착은 정전반발로 인해 제어된다는 점, 나노시트 흡착과 폴리머 흡착을 반복하면 기판 표면의 전하가 순차적은 반전하여 원리적으로 필요 회수 누적을 계속할 수 있다는 점에 따른다. 나노시트의 두께는 약 1nm이며, 이것을 단위로 하여 막후를 제어할 수 있으며 동시에 표면 거칠기도 nm오더로 억제할 수 있다. 또 얻어진 나노시트와 폴리머의 다층 콤포짓 초박막을 가열처리함으로써 유기성분을 제거하여 무기산화물 나노박막으로 변화할 수도 있다.
얻어진 박막은 사용할 나노시트에 의존하여 다양한 기능성을 갖는다. 예를 들면 산화티탄 초박막은 광촉매성 및 광유기 초친수성을 나타내어 셀프클리닝 코팅 등에 대한 응용을 기대할 수 있고, 산화망간 초박막은 전극재료나 일렉트로크로믹 막 등으로서의 전개를 기대할 수 있다. (CJ)

생물의학에 응용되는 자성 나노입자 발견
생물체에 거부 반응이 없는 자성 나노 입자가 발견되어 추적, 이미징, 센싱 및 분리와 같은 다양한 생물 의학 제품에 응용될 것으로 기대되고 있다. 현재 사용되고 있는 대부분의 자성 입자는 약 20~30 emu/g의 낮은 비자성 모멘트를 갖는 강자성 철 산화물을 기반으로 만들어져있다.
러시아의 Idaho 대학의 연구진은 새롭게 개발된 나노클러스터 원을 이용하여 200emu/g 이상의 비자성 모멘트를 갖는 단분산 코어-쉘 나노구조 클러스터를 합성하는데 성공했다고 발표했다. 나노 클러스터는 증착 챔버에서 철 산화물로 코팅된다. 15nm 이하의 코어-쉘 나노클러스터는 상온에서 수퍼-상자성을 띠며 클러스터 크기가 증가할수록 강자성을 띠게 된다.
코어-쉘 나노클러스터의 비자성 모멘트는 크기에 따라 달라지며 클러스터 크기가 약 3nm에 이르기까지 그 값이 급격하게 증가하며 약 80emu/g의 값을 갖고, 100nm의 크기에서는 약 200emu/g 이상의 비자성 모멘트를 갖는다. 큰 자성 모멘트를 갖는 나노 클러스터는 MRI에 사용될 경우 큰 대조비를 갖게 만들 수 있다. (ACB)

합금 나노입자의 신기술 개발
福田金屬箔粉工業(京都市, 사장 林泰彦)은 京都대학 대학원 공학연구과의 川崎三津夫 조교수와 공동으로 직경이 100나노미터 이하인 금속 미립자의 제조기술을 개발했다. 합금가루를 유기용매에 넣고 섞으면서 레이저를 조사하는 것만으로 미립자가 생긴다. 용도에 적합한 합금 미립자를 생산할 수 있기 때문에 나노테크의 용도범위를 넓히는 효과가 기대되고 있다. 크기가 3~5마이크로미터, 두께 0.1마이크로미터의 박(箔) 상태의 합금가루를 유기용매에 넣고 외부에서 레이저를 쏜다. 합금가루 내부의 온도는 융점에서 빙점 이상으로 상승하지만 표면은 유기용매로 차갑게 식어 있다. 따라서 합금가루가 폭발적으로 미립자로 분열, 직경이 몇 나노미터에서 수백 나노미터의 미립자가 된다.
福田金屬은 구리와 은의 합금, 구리와 아연 합금을 사용하여 각각 나노 미립자가 생긴다는 것을 확인했다. 같은 방법으로 금이나 구리 등 순금속의 나노 미립자를 만들 수도 있다. 이 회사는 이 방법을 사용하면 스테인리스 등 다른 합금의 미립자도 생산할 수 있으리라 보고 있다.
금속의 나노 미립자를 만들 경우, 수용액 속의 금속산화물을 환원하는 방법을 사용하는 경우가 많다. 단, 이 방법은 순금속에는 응용할 수 있지만 합금에는 사용할 수 없다는 문제가 있었다. 이번 연구 성과는 文部科學省이 진행하는 京都나노테크크러스터 사업의 일환이다. (일경산업)