工學院大學의 丹羽直毅 교수, 湯本敦史 연구원 등은 직경 10나노미터의 실리콘 입자가 알루미늄 속에 가늘게 분산된 ‘알루미늄-실리콘 합금막’의 형성에 성공했다. 나노입자를 초음속으로 가속시키는 ‘초음속 프리제트 PVD’라고 하는 독자기술로 실현한 것이다. 균열이나 박리 등이 잘 생기지 않는 성막이 가능하며, 실리콘 입자의 함유량을 바꿔 경도를 제어할 수도 있었다. 경량의 알루미늄과 내열성, 내마모성이 높은 실리콘의 합금막은 자동차 엔진부품을 비롯해 광범위한 요구가 있어 이 성과가 영향을 줄 것으로 보인다. 실리콘은 단단하지만 약해서 직경이 큰 실리콘 입자가 갈라지면 막의 균열로 진전되기 십상이다. 게다가 실리콘과 알루미늄은 원래 섞이지 않아, 종래의 방법으로는 실리콘이 수 마이크로-수 십 마이크로미터 정도에서 엉기어 붙는다. 이번에 실리콘의 나노입자를 가늘게 분산시켜서 이러한 문제를 해소했다. 실험은 실리콘 함유율을 50%까지 서서히 늘렸다. 막의 경도를 실험한 결과, 다른 방법으로 만든 알루미늄-실리콘 합금막과 비교했을 때, 실리콘의 함유율이 같을 경우, 더 단단했다. 초음속 프리제트 PVD는 불활성 가스 속에서 직경 수 십 나노미터의 입자를 만들고, 이것을 성막실의 기판을 향해 뿜는다. 나노입자 생성실과 성막실을 연결하는 반송관의 끝에는 총초음속 노즐을 접속해 독, 노즐을 통해서 현재는 나노입자를 마하 4.8 (음속의 4.8배에 상당)까지 가속할 수 있다. 이 방법에서는 수 십℃ 정도의 상태에서 나노입자를 뿜기 때문에 성막속도의 빠르기와 치밀한 성막을 양립. 연구실 단계에서는 매분 두께 10마이크로미터의 성막을 실현하고 있다. 또 복수의 나노입자 생성실에서 별종의 입자를 뿜기 때문에 실리콘과 알루미늄 등 본래 섞이지 않는 것이라도 성막할 수 있다. 뿜는 방식을 바꾸어 나노입자를 균일하게 분산시키거나 적층화시킨 막을 만드는 것도 자유자재. 뿜는 양을 바꾸어 막의 조성도 제어할 수 있고, 조성을 단계적으로 바꾼 경사조성의 성막도 가능하다. 실험은 지금까지 금속이나 금속간 화합물, 질화물인 세라믹스 등으로 성막에 성공했다. (NK)