[물리학] 물리학이 여는 나노의 세계

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그림과 표가 적절하게 짧지않은 내용은 알찬 보고서입니다.

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그림 2. 몸속에 투여된 후 혈관을 따라 인체 내부를 돌아다니며 암이나 환부를 수술하고 있는 나노 로봇.

나노라는 단어는 본래 그리스어의 나노스(난쟁이)에서 유래한 아주 작은 것이라는 뜻에서 출발하여 지금은 아주 미세한 물리학적 계량 단위로 쓰이고 있다. 우선 크기의 스케일을 간단히 비교해 보면(그림 3), 나노는 십억분의 일이라는 단위로서 1 나노미터(nm)는 m이고 머리카락의 평균 굵기의 5만분의 1에 해당된다. 우리들의 몸의 크기는 대략 1.7 m이며 우주와 같은 거시 세계와 원자와 같은 미시 세계의 중심 크기에 해당한다. 거시 세계에서 한반도의 크기는 m, 지구에서 달까지의 거리는 m, 지구에서 태양까지의 거리는 m이다. 그리고 미시 세계에서 세포 1개의 크기는 ~ m, 바이러스의 크기는 m, 세포막의 두께는 5 nm, 분자의 크기는 10 ~ 1 nm, 원자의 크기는 0.1 nm이다. 이와 같이 1 nm는 분자나 원자의 크기로 눈으로는 볼 수 없는 미시 세계 - 전자 현미경을 통해야 접근 가능했던 극미의 세계 - 이다.

그림 3. 인간과 거시 및 미시 세계의 크기 비교.

이러한 나노 기술의 가능성을 처음으로 제시한 사람은 1965년 노벨 물리학상 수상자인 미국의 리차드 파인만이다. 1959년 미국 물리학회 강연에서 인간이 원자 하나하나를 마음대로 조절하고 배열할 수 있으며 브리태니카 백과사전 24 권을 바늘 머리에 기록할 수 있는 시대가 올 것이라고 주장했다. 이후 1980년대초 원자의 구조를 보고 조작할 수 있는 주사관통현미경(STM: Scanning Tunneling Microscope)과 원자간력현미경(AFM: Atomic Force Microscope)같은 탐침 현미경이 개발되면서 나노연구에 가속도가 붙었다. 그 당시에 가설에 불과했던

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