2004-08-03
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박지향(anmimo)
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나노기술의 접근방식에 있어
top-down 과 bottom-up 방식에 관한 실례를 찾습니다.
좀 구체적이고 쉽게 예를 들어 설명을 좀 부탁드립니다.
- phsc
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각 분야 한인연구자와 현업 전문가분들의 답변을 기다립니다.
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답변 3
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답변
김성원님의 답변
2004-08-11- 0
>나노기술의 접근방식에 있어 >top-down 과 bottom-up 방식에 관한 실례를 찾습니다. >좀 구체적이고 쉽게 예를 들어 설명을 좀 부탁드립니다. 아무 답변이 없어서 부족하지만 몇 자 적어봅니다. 아시다시피 Top-down 방식은 큰 것으로부터 그것보다 작은 것을 만들어내는 것입니다. 나노테크놀로지가 지금에 이르기 전까지는 모두 이러한 방식을 취했습니다. 비유를 하자면, 원두커피를 갈아서 커피가루를 만드는 것 정도가 되겠습니다. 저는 약물전달을 하는 사람이라 다시 예를 들면 emulsion 방식으로 마이크로입자를 제조하는 방식이 될 수 있겠습니다. 이러한 방식의 문제는 전술한 것처럼 나노수준의 크기까지 도달하기가 거의 불가능하다는 것입니다. 그래서 나노기술로의 접근은 대부분 Botton-up방식으로 이루어집니다. 레고를 쌓아서 성을 짓듯, 원자 등의 재배열로 나노입자를 제조하는 것입니다. Cd와 Se를 이용하여 반도체 소자인 quantum dot을 만들거나 단량체로 고분자를 만들고, 그것의 친수, 소수성을 이용하여 나노약물전달체를 제조하는 것이 그 예가 되겠습니다. 좀 오래된 것들이지만 다음 홈페이지를 참고해 보세요 http://times.kaist.ac.kr/view.asp?gisa_number=2456 http://bric.postech.ac.kr/webzine/content/review/indivi/2002/Jun/2_06.html http://www1.kisti.re.kr/~trend/Content515/material07.html 막연하게 알고 있던 것을 설명하려니 좀 어렵네요. -
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강은구님의 답변
2004-08-12- 0
>나노기술의 접근방식에 있어 >top-down 과 bottom-up 방식에 관한 실례를 찾습니다. >좀 구체적이고 쉽게 예를 들어 설명을 좀 부탁드립니다. 우선 Micro 영역에서의 설명이 이해가 빠를것 같습니다. 공작기계(milling machine)의 경우 육면체의 공작물을 가지고 제품을 만들경우 우선 가공시작부분이 제일 위쪽부터 가공을 시작하여 아래쪽으로 가공하여 내려갑니다. 따라서 이러한 가공 방식이 결국 TOP-DOWN이 되는 거죠. 그리고 Rapid Proto type 같은 적층 방식의 가공 방법은 아래 베이스 면에서 한층 한층씩 쌓아 가며 가공하는 방식이죠. 즉 BOTTOM-UP이 되는 겁니다. 나노 레벨에서의 가공방법을 설명 드리자면 우선 AFM에 의한 리소를 예를 들어 보겠습니다. 약간 설명차원의 형상이 필요할것 같습니다. 우선 패턴이 하나의 원이 있다하면, 뾰족한 바늘(대략 반경 20nm)을 가지고 원하는 형상을 가공하되, 힘을 주어 원의 바깥 주변을 파내는 가공을 한다면 이건 TOP-DOWN입니다. 따라서 얻는 형상은 실린더 형태입니다. 그러나 적당한 액에 시편과 바늘을 담근후 바늘은 시편에 약간 띄우며 전기를 걸어주면 시편위쪽에 무언가 형성이 됩니다. 따라서 원내부를 이렇게 적층하여 가공을 한다면 BOTTOM-UP입니다. 물론 얻는 형상은 실린더 형태로 같습니다. 이해가 되셨는지 모르겠습니다. 이렇게 TOP-DOWN과 BOTTOM-UP의 접근 방법에 필요한 다양한 툴들이 있으며 지금까지 해온 많은 것들이 TOP-DOWN이며, BOTTOM-UP의 경우 NANO IMPRINT, QUANTUM-DOT, SELF-ASSEMBLY, FIB-CVD 등이 있습니다. 그럼 혹시 질문이 있거나 잘못된게 있으시면 답변부탁드릴게요 도움이 되었으면 좋겠군요. 수고하세요. -
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박은성님의 답변
2004-08-12- 0
>나노기술의 접근방식에 있어 >top-down 과 bottom-up 방식에 관한 실례를 찾습니다. >좀 구체적이고 쉽게 예를 들어 설명을 좀 부탁드립니다. 먼저 top-down 방식은 기존의 접근 방식인 miniaturization입니다. 잘 아시다시피 물질이나 소자를 점점 작게 만든다는 것이죠. 가장 쉬운 예는 반도체 소자입니다. 사이즈를 계속 작게 만드는 기술을 개발하고 있죠. 기존의 소자에서 MEMS로 또 이제는 NEMS로 발전하는 것도 같은 방식입니다. 재료의 측면에서 보면 fine ceramics의 분말을 나노화 하는 것도 이에 속하며, 제약분야에서는 기존의 큰 약물 분자를 나노화시켜 흡수력을 좋게 만들거나 functionalize 시키는 것도 같은 방식이겠지요. Bottom-up 방식은 최근 나노기술의 급격한 발전으로 새롭게 두각된 관점입니다. 지금까지의 top-down 방식의 반대 방향에서 접근하자는 것이죠. 원자나 분자 또는 나노블락을 이용해 더 큰 소자를 만들기 위해 하나씩 쌓아 나가자는 것입니다. 하바드대 Charles Lieber 교수의 말처럼 나노와이어를 모든 소자의 기본 building block으로 이용하자는 것도 아주 좋은 예 입니다. 물론 building block 으로 다른 형태의 나노구조물을 이용할 수도 있습니다. 나노튜브를 이용한 더 큰 구조물의 합성도 한 예가 되겠죠. 바이오 테크놀러지 분야에서의 응용은 proteom이나 genome을 신약 개발에 이용하는 기술들이 포함됩니다. 기존의 top-down 방식과 앞으로 발전될 bottom-up 방식이 결국 어느 곳에서는 만나게 될것이라 모두들 생각합니다. 두 방식이 어긋나지 않고 도움되는 방식으로 만나게 되기 위해서는 지금 우리가 갖고 있는 top-down 위주의 또는 한쪽 위주의 생각을 바꾸어야 한다는 말도 많이 나오고 있습니다. 이 움직임이 소위 말하는 Paradigm Shift“ in Nanotechnology 입니다. 긴 설명이었지만 도움 되셨으면 합니다. 메드트로닉 박은성