초록 ▼

연구개요
본 과제에서는 최근 국내외에서 많은 관심을 가지고 연구되고 있는 마이크로/나노미터급 초소형 역학공진기와 현재 과학기술 분야에서 큰 비중을 차지하고 있는 자기시스템 중 하나인 자성 나노입자와의 접목을 시도해 보고자하였으며 이를 통해 자기현상에 의한 미세한 역학적 거동 변화를 관찰하고 자성체와 미세 역학구조간의 상호작용을 살펴봄으로써 앞으로 다양한 자성체 기반 미세역학소자 연구에 필요한 기초적인 토대를 마련하고자 하였다. 이러한 목표를 이루기 위해 본 연구 기간 동안 초소형 역학공진기의 동역학적 특성 측정 및 분석, 자성

연구개요
본 과제에서는 최근 국내외에서 많은 관심을 가지고 연구되고 있는 마이크로/나노미터급 초소형 역학공진기와 현재 과학기술 분야에서 큰 비중을 차지하고 있는 자기시스템 중 하나인 자성 나노입자와의 접목을 시도해 보고자하였으며 이를 통해 자기현상에 의한 미세한 역학적 거동 변화를 관찰하고 자성체와 미세 역학구조간의 상호작용을 살펴봄으로써 앞으로 다양한 자성체 기반 미세역학소자 연구에 필요한 기초적인 토대를 마련하고자 하였다. 이러한 목표를 이루기 위해 본 연구 기간 동안 초소형 역학공진기의 동역학적 특성 측정 및 분석, 자성 나노입자의 제작 및 기초적 물성 분석을 진행하였고 이에 더 나아가 외부 자기장 하에서 자성 나노입자가 접목된 초소형 역학공진기 소자의 역학적 거동을 관찰하기 위한 측정 장비 구축 등 다양한 실험 연구 활동을 수행하였다.

연구 목표대비 연구결과
본 과제의 수행을 통해 얻어진 연구 결과 및 성과는 크게 다음과 같다.
[초소형 역학 공진기의 측정 및 분석]
광학적 변위 측정 방법을 통해 캔틸레버 구조의 역학 공진기의 거동을 측정하여 기초적인 역학적 특성을 살펴보았으며 이를 확대하여 유체 난류 및 자기장 등 다양한 환경에서 자기 변형 효과 등의 물리적 요인에 의한 역학적 변화를 고찰하였다.

[자성 나노입자의 제작 및 물성 분석]
기본적으로 고온열분해법을 이용하여 나노미터 크기의 자성 나노입자를 제작하고 그 구조적 특성 및 외부 교류 자기장 하에서의 자성 나노입자의 발열 특성을 실험적으로 측정 및 분석하였다.

[유도 가열 시스템과 결합된 광학 변위 측정 장비 구축]
외부 교류 자기장의 인가를 통한 자성 나노입자의 발열 현상의 유도와 동시에 초소형 역학공진기의 미세 진동을 측정할 수 있는 변위 측정 장비를 제작하였다. 본 장비를 통해 93 kHz에서 최대 약 160 gauss의 교류 자기장을 인가할 수 있었으며 자기장 발생 시 나타나는 진동 및 자기 코일 자체의 발열을 최소화하여 안정적인 미세변위 측정이 가능하게 하였다.

[자성 나노입자의 흡착에 의한 역학적 거동 변화 관찰]
마이크로캔틸레버 표면상에 자성 나노입자의 물리적 흡착을 유도함과 동시에 역학 공진기 소자의 단위 주파수 당 수 pm 크기에 달하는 열노이즈 스펙트럼을 관찰하여 자성 나노입자의 흡착에 의한 역학 공진기의 주파수 변화를 측정 및 분석하였다.
이러한 연구 수행을 통해 3편의 SCI급 국제학술지와 1편의 학진등재학술지, 그리고 3편의 국내학술대회 발표와 1건의 국내 특허 출원 성과를 얻을 수 있었다.

연구개발결과의 중요성
본 과제에서는 자성과 나노동역학, 두 분야의 접목에 관심을 가지고 자성 나노입자와 결합된 초소형 역학 공진기 연구를 진행하였으며 이를 통해 외부 교류 자기장 하에서 안정적으로 역학 소자의 관측이 가능한 미세 변위 측정 장비의 제작 등 다양한 연구 활동이 수행되었다. 이러한 연구 내용은 기존의 미세 역학 소자 및 나노동역학 연구를 더욱 더 확대시킬 수 있는 기회와 함께 자기 시스템과 초소형 역학공진기 소자의 접목 가능성을 살펴볼 수 있는 기초적인 토대를 제공해 줄 수 있었다. 또한 본 연구에 참여한 학생들은 자성 및 나노동역학에 대한 심도 깊은 이해와 함께 자성 나노입자의 제작 및 분석, 광학 기술에 기반을 둔 측정 장비의 개발 및 제작을 직접 경험해 봄으로써 앞으로 다학문적이고 융합적인 미래 연구 기술 분야에서 선도적인 역할을 할 수 있는 연구 인력으로 성장할 수 있었다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 가. 자성 나노입자의 제조 및 기초적 물성 측정 ... 4
• 나. 난류 하에서의 마이크로캔틸레버의 역학적 거동 변화 고찰 ... 4
• 다. 자기변형 효과에 따른 초소형 역학공진기의 감쇠 현상 관찰 ... 5
• 라. 열팽창 정도 측정 장치 및 열팽창 정도 측정 방법 개발 ... 5
• 마. 유도 가열 시스템과 결합된 광학 변위 측정 장비 구축 ... 6
• 바. 자성 나노입자의 물리적 흡착에 의한 마이크로캔틸레버의 역학적 거동 변화 관찰 ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 7
• 4. 참고문헌 ... 8
• 5. 연구성과 ... 9
• 끝페이지 ... 10