재료학자 응우옌 득 호아: '나노소재는 정말 흥미롭네요!'

응용물리학자로서, 이론물리학의 낭만과 철학에 "매료"된 적이 있으신가요? - 이론의 실용성과 실현 가능성은 매우 중요합니다. 이론은 물리 현상에 대한 새로운 관점을 열어 이전에는 상상조차 할 수 없었던 새로운 기술로 이어질 수 있기 때문입니다. 추상적인 개념은 나노기술, 신소재, 의학, 양자 정보 분야에서 실질적인 응용으로 이어질 수 있습니다. 따라서 이론물리학의 낭만과 철학은 응용물리학의 실용성을 끌어들일 뿐만 아니라 이를 보완하여 흥미진진한 발견과 창의성의 여정을 만들어냅니다. 이론물리학과 실험물리학을 결합하면 물리학자들에게 포괄적이고 풍부한 경험을 제공할 수 있습니다. 저는 항상 물리학의 이론적 문제에 관심이 많았고, 그로부터 동기를 얻었습니다. 그렇기 때문에 최근 연구에서는 실험물리학자와 이론 및 계산 연구자 간의 협력이 이루어졌습니다. 이론은 기본 원리에 대한 완전한 이해를 제공할 뿐만 아니라 물리 현상에 대한 새로운 관점을 열어줄 수 있는 포괄적인 토대를 제공합니다.

Nguyen Duc Hoa 교수(왼쪽)와 그의 영감을 주는 스승인 People's Teacher Nguyen Duc Chien 교수

교수님, 교수님의 주요 연구 주제 중 하나인 나노물질이 왜 그토록 놀라운 특성을 많이 가지고 있는지 이해하기 쉽게 설명해 주시겠습니까? 나노물질은 원자 및 분자 수준에서 작용하는데, 나노스케일에서의 크기 효과, 표면/부피 비율의 차이, 양자 효과, 그리고 나노스케일에서 원자 간의 강한 상호작용 등 일반적으로 큰 크기에서 발견되는 물리 법칙은 더 이상 적용되지 않습니다. 이는 새로운 물리적, 화학적, 생물학적 특성을 만들어내어 광범위한 잠재적 응용 분야를 열어줍니다. 이것이 의학, 전자, 에너지 등 여러 분야에서 나노물질이 갖는 흥미로운 점입니다. 특별한 예로 금(기호 Au) 원소를 들 수 있습니다. 큰 크기에서는 노란색을 띠고 물에 녹지 않지만, 나노 크기로 분해되면 입자 크기에 따라 빨간색, 파란색 또는 다른 색을 띨 수 있습니다. 양자점은 특수한 광학적 특성을 가진 반도체 나노입자입니다. 여기되면 입자 크기에 따라 다른 색깔의 빛을 방출합니다. 양자점은 TV 화면(QLED), LED 조명, 그리고 질병 진단을 위한 형광 마커 이미징과 같은 의료 분야에 사용됩니다.

하노이 국립 교육대학교 학생들과 함께

1D와 2D 재료는 무엇입니까?우리가 보는 재료는 3D가 아닌가요? - 우리가 인지하는 세계는 3D 공간 세계입니다.한 차원이 다른 두 차원보다 훨씬 크면 개체는 1차원, 즉 1D 재료로 간주될 수 있습니다.또는 두 차원이 다른 한 차원보다 훨씬 크면 개체는 거의 2차원, 즉 2D입니다.나노 스케일에서 1D 및 2D 재료는 원자 구조가 1차원 또는 2차원으로 제한되어 있기 때문에 많은 고유한 특성을 갖습니다.탄소 나노튜브(직경 <100나노미터, 길이가 최대 수 마이크로미터 이상인 중공 원통형 튜브)와 같은 1D 재료는 매우 높은 부분 인장 강도와 좋은 전기 및 열 전도성을 갖습니다. 나노와이어(직경 < 100nm, 길이/직경 비율이 매우 큰)는 금속, 반도체, 금속 산화물 등 다양한 재료로 만들 수 있으며, 센서나 전자 부품에 사용할 수 있습니다. 그래핀(탄소 원자 층이 벌집 모양으로 배열된 층)과 같은 2D 소재는 기계적 특성이 매우 강하고 전기 및 열 전도성이 좋으며, 전자, 에너지, 투명 전극 분야의 많은 연구와 응용 분야의 기반이 됩니다. 나노기술을 통해 1D 및 2D 소재가 점점 더 발전하고 다양한 응용 분야를 갖게 되어 인간이 물리적 세계를 이해하는 데 기여하고 미래에 획기적인 기술 발전을 약속합니다.

ITIMS의 동료들과 함께

물질의 입자가 작을수록 더 많은 놀라움과 잠재적인 응용 분야가 있다는 것이 사실일까요? 입자를 끝까지 나누면 무엇이 남을까요? - 이 질문은 매우 흥미롭고 재료 과학과 나노 기술의 몇 가지 기본 원리를 명확히 하는 데 도움이 됩니다. 실제로 물질 입자를 나노 크기로 나누면 많은 새롭고 놀라운 특성이 나타납니다. 입자를 계속 나누면 물질의 가장 기본적인 수준, 즉 양성자, 중성자, 쿼크, 렙톤, 보손과 같은 원자와 아원자 입자에 접근하게 되는데, 이들은 현재 물질의 가장 작은 구성 단위입니다. 그러나 미래에는 더 근본적인 입자가 발견되거나 존재할 것으로 예측될 가능성이 있습니다. 이것이 재료 과학자들의 원동력입니다. 과학에는 끝이 없기 때문입니다. 이는 이론 물리학에서 로맨스, 상상력, 철학의 영역이기도 합니다.

고대부터 사람들은 수많은 유물에서 나노입자를 발견해 왔습니다. 나노물질이 현대 사회에 그토록 중요한 이유는 무엇일까요? - 나노물질은 작은 크기뿐만 아니라, 고유한 특성과 광범위한 잠재적 응용 분야 덕분에 오늘날 사회에 매우 중요해졌습니다. 나노입자는 고대부터 존재해 왔지만(예: 리쿠르구스 컵은 반사광이나 투과광에서 볼 때 다양한 색상을 띱니다), 최근 수십 년 동안 나노입자에 대한 이해와 제어가 크게 발전하여 여러 분야에서 새롭고 획기적인 응용 분야를 개척했습니다. 따라서 나노물질을 제조하고 제어하는 ​​능력이 핵심입니다. 나노기술은 현재 응용 분야에 새로운 가능성을 열어줄 뿐만 아니라 미래에 획기적인 기회를 창출하여 세계 경제 및 사회 발전에 긍정적으로 기여합니다.

바비의 ITIMS 동료들과 함께

초전도 물질과 그 응용 분야는 무엇일까요? - 초전도 물질은 간단히 말해 전류가 흐르면 에너지가 감소하거나 손실되지 않고 영원히 지속되는 물질입니다. 초전도 물질은 의학 , 전력 전송, 자기 부상 열차, 입자 가속기 등 다양한 분야에서 활용됩니다. 현재 초전도 물질을 사용하는 가장 널리 사용되는 장치는 자기공명영상(MRI) 장치로, 초전도 자석을 사용하여 체내의 상세 영상에 필요한 강력한 자기장을 생성합니다. 초전도 물질 덕분에 MRI 장치는 더욱 효율적으로 작동하고 더 높은 품질의 영상을 제공합니다. 최근 중국은 진공관 내에서 초전도 코일의 자기 부상으로 운행되는 열차의 시험에 성공하여 최대 시속 623km(설계 속도는 시속 1,000km)의 속도에 도달했습니다. 현재 초전도 물질의 상용화와 광범위한 사용을 가로막는 가장 큰 과제는 매우 낮은 작동 온도일 것입니다. 초전도체는 낮은 온도를 유지하기 위해 액체 헬륨(-269°C)이나 액체 질소(-196°C)와 같은 복잡하고 값비싼 냉각 시스템을 사용해야 합니다. 또한 높은 생산 비용, 낮은 기계적 내구성, 복잡한 제조 기술, 강한 자기장에서 초전도 상태를 유지하는 능력, 또는 고압에서 초전도 상태를 유지해야 하는 등의 과제도 있습니다.

연구실 동료들과 대화하다

교수님의 나노소재 응용 연구의 새로운 발전은 무엇입니까? - 약 10년간의 기초 연구 끝에 나노소재 및 센서 분야에서 일정한 성과를 거둔 저희 연구진은 IoT(사물인터넷)에 적용 가능한 통합 나노소재를 연구하여 호흡 분석을 통한 질병 진단에 활용하기로 결정했습니다. 이는 진정한 발전 단계이며, 현대 과학 연구의 학제간 융합 정신을 여실히 보여줍니다. 나노소재, 전자 부품, 그리고 IoT의 결합은 질병 진단의 새로운 가능성을 열어줄 뿐만 아니라, 첨단 의료 기술 발전이나 산업, 환경, 보안 등 다양한 분야의 응용 분야에도 기여할 것입니다. 저희의 아이디어는 2009년 이스라엘 호삼 하이크(Hosam Haick)가 Nature Nanotechnology 저널에 발표한 "금 나노입자를 이용한 호흡을 통한 폐암 진단" 연구 결과를 참고하면서 시작되었습니다. 이 연구진의 연구는 건강한 사람과 폐암 환자의 호흡 분석 결과를 비교하여 폐암 환자를 식별할 수 있음을 보여줍니다.

행사에서 전문가와 대화하세요

후속 연구를 통해 나노소재를 이용한 반도체 가스 센서를 개발했습니다. 이 센서는 금 나노보다 더 나은 반응 속도와 더 낮은 가스 농도 검출 한계를 제공하며, 질병 선별 및 진단을 위한 호흡 분석에 완벽하게 적용될 수 있습니다. 이는 2019년 빈그룹 혁신 재단(VinIF)의 지원을 받은 프로젝트의 응용 연구 방향입니다. 이 도전적인 프로젝트를 빈그룹 혁신 재단에 자신 있게 제안하게 된 이유 중 하나는 재단의 "위험 감수"적인 특성 때문입니다. 이러한 진보적인 메커니즘 덕분에, 확실한 결과를 내는 안전한 연구 방향을 제시하는 대신, 잠재적으로 높은 위험에도 불구하고 획기적인 주제를 탐구하고자 합니다. 이 연구의 원리는 폐암, 천식, 당뇨병 등과 같은 특정 질병을 앓고 있는 사람들이 신체의 신진대사에 영향을 미쳐 환자의 호흡에서 농도가 다른 특징적인 가스(생물학적 지표)를 생성한다는 것입니다. 이러한 생물학적 지표는 질병의 종류에 따라 다르게 변화합니다. 가스 센서는 생물학적 지표를 식별하고 분석하도록 설계되어 생검과 같은 침습적 방법 없이 질병을 조기에 진단하는 데 도움을 줍니다. 마이크로칩과 반도체 칩 열풍이 그 어느 때보다 뜨겁게 불고 있습니다. 교수님의 말씀에 따르면, 우리는 이 열풍을 어떤 방향으로 활용해야 할까요? - 네, 이 주제는 매우 뜨거운 주제이며 현대 기술의 많은 연구, 개발 및 응용의 중심입니다. 이 분야의 성장과 발전은 정보통신기술(ICT) 발전을 촉진할 뿐만 아니라 다른 여러 산업에도 지대한 영향을 미칩니다. 하지만 솔직히 말해서, 베트남의 반도체 및 마이크로칩 팀은 아직 규모가 작고 전문성도 부족합니다. 게다가 현재 베트남에는 충분히 강력한 반도체 연구 센터가 없고, 반도체 생태계도 부족합니다. 제 생각에 베트남은 경쟁력 있는 틈새 시장에 집중하고, R&D 및 인력 양성에 투자하고, 기술 생태계를 구축하고, 산업을 지원하고, 핵심 산업에 기술을 적용함으로써 반도체 및 마이크로칩 기술 개발의 흐름을 활용해야 합니다. 이러한 전략은 베트남이 지속 가능한 발전을 이루고 급변하는 글로벌 기술 환경에서 효과적으로 경쟁하는 데 도움이 될 것입니다. 감사합니다, 교수님!

Thanhnien.vn

출처: https://thanhnien.vn/nha-khoa-hoc-vat-lieu-nguyen-duc-hoa-vat-lieu-nano-day-thu-vi-185240531094042686.htm