전기와 빛을 이용하여 계면상에 늘어선 분자 기울기의 정도 측정
나노영역의 신 디바이스 기대
액정 등 유기분자 소자의 전체 특성을 결정하는 것은 계면 상에서의 분자의 배열 상태이다. 분자의 배열 방법에 따라, 전기나 빛이 얼마나 빠르게 통과하는가, 흡착시키고자 하는 물질의 바른 부착 등이 달라진다. 이들을 조사하는데 도움이 되는 것이 東京工業대학 대학원 이공학 연구과의 岩本光正 교수 등이 개발한 기술. 전기와 빛을 이용하여, 계면상에 늘어선 분자의 기울기의 정도를 측정하는 것이다.
일련의 연구는 나노미터 영역의 새로운 분자막의 평가기술의 확립으로 이어진다. 또 이 기술로 해명된 나노 계면의 특성을 이용한 새로운 디바이스의 개발도 기대할 수 있을 것 같다.
「분자는 여러 가지 형태를 하고 있으므로, 빛에 반응하는 부분과, 전기에 반응하는 부분을 동시에 측정할 수 있게 하였다」 岩本교수는 개발한 기술을 이렇게 설명한다.
계면상의 분자는 압력, 열, 빛 등의 외부로부터의 자극에 의해 움직여 전류가 흐른다. 개발기술에서는 유리전극 사이에 측정하고자 하는 분자를 세트하고, 분자가 움직였을 때 흐르는 전류의 양에서 분자의 기울기 정도를 산출해 낸다.
한편, 측정하고자 하는 분자에 직접 빛을 쏘이면, 빛의 투과와 반사의 모습에서 분자의 기울기 정도를 알 수 있는데, 개발기술에서는 측정할 대상이 나노사이즈라는 것을 고려. 빛이 분자에 직접 닿으면, 분자는 그 빛의 자극을 받아 다른 종류의 빛을 내보낸다. 이 빛의 전자파 발생 방식에서 분자의 기울이 정도를 알 수 있도록 하였다.
개발한 기술로는 일정 범위에 있는 분자의 기울기에 대한 평균분포를 알 수 있다. 1도 전후의 경사도를 구분할 수 있다고 한다.
지금까지의 실험에서는 유니크한 결과가 나왔다. 측정장치를 사용하여, 실험용 액정으로 사용되는 시아노비페닐(CB)이라는 막대 모양의 분자로 우선 실험하였다. 수면 위에 이 분자를 늘어놓은 후, 양옆에서부터 좁혀가며 이 분자를 세웠다. 좁힌 범위 내에서는 똑바로 선 방향 자체는 제각각이었지만 선 방법(경사도)은 모두 똑같았다.
또한 CB와 화학적으로 비슷한 OCB라고 불리는 막대 모양의 분자에서는, 2방향에서 좁히자, 그 좁혀진 2방향의 족으로만 분자가 기운다는 것도 실험으로 알았다.
실험에서는 앞으로 스프링 모양이나 카드 모양 등, 여러 가지 형태의 분자를 조사할 생각이다. (NK)
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