나노미터

나도미터 단위의 길이

나노미터(영국 영어: nanometre, 미국 영어: nanometer, 단위: nm)는 미터의 십억분의 일에 해당하는 길이의 단위다. 1나노미터는 10⁻⁹m다.

나노미터(nm)는 꽃가루(약 40μm)의 4만분의 1 정도의 아주 작은 단위이다. 일상 사물에 비유하자면 모래(약 1mm)의 100만분의 1, 머리카락 한 올 굵기(약 100μm)의 10만분의 1에 해당하는 크기이다.

현재의 반도체 프로세스 기술은, 1~2 자리수 나노미터(nm)까지 발전해 왔다. 반도체 업계는 미세화의 한계를 넘어서기 위해 회로 설계의 혁신과 새로운 프로세스 도입 등 다양한 노력을 거듭하고 있다.

개요

10억분의 1ｍ를 가리키는 단위로 고대 그리스어의 난쟁이를 뜻하는 나노스(nanos)에서 유래됐다. 1나노미터는 대략 성인 머리카락 굵기의 10만분의 1에 해당된다. 이번에 삼성이 개발한 60나노는 2000분의1 정도 되는 초미세 크기다.반도체에서 나노 단위는 각종 회로를 웨이퍼 원판에 그려넣는 선폭의 크기를 표기할 때 쓴다. 70나노에서 60나노로 회로선폭이 줄어들면 동일한 면적에 넣을 수 있는 데이터와 회로의 양이 그만큼 많아지는 것이다. [네이버 지식백과] 나노미터 [nano meter] (매일경제, 매경닷컴)

역사

나노미터의 과거 명칭은 밀리마이크로미터(millimicrometre), 더 간단히 말하면 밀리마이크론(millimicron)인데 이는 이것이 마이크론(마이크로미터)의 1/1000이었기 때문이다.

1956년 9월 포르투갈의 리스본에서 개최된 제15회 국제 순정 및 응용화학연합(IUPAC)과 제2회 분석화학국제회의에서 결정되었다. 길이의 단위로 1㎚=10⁻⁹m=10Å으로 지금까지 사용되어 온 옹스트롬(Å)을 대신하여 사용되고 있다.

나노미터 단위의 길이

• DNA 1가닥의 지름: 2.5 nm (약 2,500 pm)
• 마이크로미터: 1000 nm (1,000,000 pm)

옹스트롬

원자의 크기나 분자의 크기를 다루는 단위인 옹스트롬(Å)은 1Å = 약 0.1nm(나노미터)이다. 물(H₂O)분자는 약 0.2nm , 염분(NaCl,소금) 분자는 약 3.7nm로 알려져 있다. 한편 염소 원자의 크기는 79 pm(피코미터) 이고 나트륨 원자의 크기는 190 pm이다.

나노미터의 주요 응용 분야

1 나노미터 단위는 주로 매우 작은 크기의 구조와 현상을 다루는 나노기술에서 핵심적인 개념입니다. 나노미터 수준에서의 물질은 물리적, 화학적, 전기적 성질이 매크로 수준에서와는 매우 다르게 나타나므로, 다양한 분야에서 중요한 역할을 합니다.

나노기술 (Nanotechnology)

나노기술은 나노미터 크기의 물질을 조작하거나 설계하는 과학 기술이다. 나노미터 크기에서는 물리적 법칙이 다르게 작용하므로, 이를 이용해 물질의 성질을 제어할 수 있다.

• 응용: 나노입자, 나노튜브, 그래핀 등은 나노미터 규모에서 특유의 물리적 성질을 가지며, 이를 활용한 고효율 전자 소자, 의료용 진단 기기, 고성능 배터리 등이 개발되고 있다.

반도체 및 전자기술

현대 반도체 기술에서는 트랜지스터의 크기를 축소시키는 것이 중요한 과제이다. 반도체 제조 공정에서는 트랜지스터의 게이트 길이 등을 나노미터 단위로 측정하며, 1나노미터 이하의 공정이 차세대 기술로 연구되고 있다.

• 1 나노미터 기술: 2020년대 중반부터는 1나노미터에 가까운 공정 기술이 연구되며, 이 기술은 더 작은 크기의 트랜지스터를 만들어 반도체의 성능을 극대화할 수 있다. 인텔, 삼성전자, TSMC 등의 반도체 기업들이 1나노미터 이하의 기술을 개발 중이다.
• 응용: 스마트폰, 컴퓨터 프로세서 등 고성능 칩을 제작하는 데 사용된다.

생명공학

1나노미터 단위는 세포, 단백질, DNA 등 생명체의 분자적 구조를 연구하는 데 중요한 역할을 한다. 생명공학에서는 나노미터 수준에서 물질을 조작하여 세포 수준에서 작동하는 의료 기술, 진단 기기 등이 개발되고 있다.

• 예시: DNA의 이중 나선 구조의 폭은 약 2 나노미터 정도이며, 나노기술을 통해 유전자 편집, 약물 전달 등 혁신적인 생명공학 기술이 가능해졌다.

재료과학

나노미터 단위에서 물질의 특성은 종종 매크로 크기에서의 특성과 매우 다르게 나타난다. 나노 크기에서 물질은 전기적, 기계적, 광학적 성질이 달라지므로 이를 이용한 새로운 재료가 개발되고 있다.

• 그래핀: 탄소 원자가 육각형 격자로 배열된 나노미터 크기의 2차원 물질로, 매우 높은 전도성과 강도를 자랑한다.

참고자료

• 〈나노미터〉, 《위키백과》
• 〈나노미터〉, 《매일경제》
• 다사랑, 〈나노미터(nm) 단위는?〉, 《네이버 블로그》, 2022-07-15

같이 보기

• 나노기술
• 반도체산업
• 밀리미크론
• 마이크로미터

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