日立製作所는 직경 2.5나노미터의 금 나노입자를 2차원으로 배열한 인공격자를 만들고, 그 전기적 거동을 처음으로 해명했다. 나노입자가 정연하게 늘어선 인공격자에서는 통상의 물질과 같은 옴의 법칙을 따르지만, 결합은 도입한 것의 경우는 전류-전압 특성이 비선형을 나타낸다는 것을 최초로 발견한 것이다. 정연하게 늘어서면 전자가 있어도 캐리어가 없는 인공절연체를 만들어냈다고 하며, 이것을 베이스로 앞으로 절연체에서 금속으로 가역적으로 스위치하는 강상관 전자계 새 재료로 발전시켜 나갈 생각이다. 금 나노입자에 의한 2차원 인공격자의 제작은 단층막을 용이하게 작성할 수 있는 랭뮤어 프로젝트(LB)막 법을 이용했다. 금이온을 물에 녹이고, 티올계 유기용제와의 2층 계면으로 금이온과 유기분자를 결합시켜서 금 원자를 감싼 격자의 미셀을 만든다. 나노 사이즈의 크기는 농도로 제어할 수 있다. 이것을 기판에 전사하고 양 끝에 전극을 대어서 전기특성을 측정했다. 2.5나노미터로 작기 때문에 실온의 열 흔들림을 1자릿수 상회하는 단전자 효과가 있어 앞으로 실온 작동 디바이스의 가능성을 나타내었다. 인공격자의 전기특성에 대해서는 지금까지 연구팀에 따라서 전압-전류 특성이 선형, 비선형으로 각기 다른 결과가 나와서 2차원 인공격자의 전기특성이 불명확했다. 이번에 시작한 단결정성 인공격자에서는 전류-전압특성은 4자릿수에 걸쳐서 선형성을 유지하고, 전형적인 옴의 법칙에 따랐다. 이에 대해 LB막 작성 시에 단층 이하의 밀도에서 결함을 도입한 인공격자에서는 전기특성은 비선형을 나타내었다. 이로써 최초로 결함과 전기특성의 관계가 밝혀지고, 인공격자를 만들 때 결함이 없는 격자를 만드는 중요성을 알게 되었다고 한다. 이 현상은 양자역학적인 이론 면에서도 설명할 수 있다고 한다. 앞으로 금속 나노입자에 갇혀 있는 전자 수를 제어하는 기술 등을 개발, 나노입자의 인공격자로 금속·절연체 상전이를 실현할 계획이다. 강상관 전자계 특유의 특징을 이용하면 초대용량 자기기록용 고감도 자기센서, 극저소비전력의 메모리와 트랜지스터 등, 새로운 기능 디바이스로 이어지리라 기대되어 세계적으로 연구개발이 앞다투어 진행되고 있다. (NK)