일본산업뉴스요약

「Nano Car」국제대회 내구(耐久) 레이스
물질∙재료연구기구 참가

2나노미터(나노는 10억 분의 1) 크기의 전기자동차(EV)가 36시간의 내구 레이스에 도전한다. 28일부터 프랑스 국립과학연구센터(CNRS)에서 세계 처음으로 국제대회「Nano Car Race」가 개최된다. Nano Car는 2016년 노벨 화학상에 선정된 테마다. 그러나 Nano Car가 사회에 도움이 되기 위해서는 아직 갈 길이 멀다. 이러한 국제 레이스의 개최를 통해 연구 활성화를 노린다. 일본에서는 물질∙재료연구기구(NIMS)가 참가한다. 도요타 자동차가 스폰서로서 협력한다.

-- 100나노미터를 달린다 --
Nano Car는 화학 합성한 유기분자다. 금 기판 표면의 물결 무늬의 주름을 코스로 이용하여, 100나노미터를 달려 시간을 경쟁한다. 구동력은 주사터널링현미경 (STM)의 바늘 끝에서 조사(照射)되는 전기 펄스다. Nano Car를 전자로 여기(勵起∙Excited)하여 바퀴를 회전시키거나, 분자를 변형시키거나 하여 전진한다. 분자설계와 STM에서의 전자 주입의 기술이 승패를 가른다.

Nano Car Race에는 6개국 6개 팀이 참가한다. NIMS는 나비와 같은 구조의 분자를 합성하였다. 전자를 주입하면 마치 날갯짓을 하는 듯한 움직임으로, 금 기판의 표면에서 버둥버둥하면서 앞으로 전진한다.

나비 모양 분자의 강점은 좌우대칭이며 앞뒤도 없다는 점이다. 즉, Nano Car가 옆으로 넘어져 뒤집어져도 같은 모양이 된다. 팀 리더를 맡고 있는 NIMS 국제 Nanoarchitectonics 연구거점(MANA)의 나카니시(中西) 연구자는,「STM으로 전자 주입 장소를 잘 선택하면 계속 전진할 수 있다」라고 설명한다.

-- 4륜이 최적? --
6개 팀 중 3개 팀은 4개의 차 바퀴를 갖고 있는 분자를 채용하였다. 4륜을 회전시켜 그 힘을 추진력으로 하는 설계다. 단, Nano Car에 있어서 금 기판 표면의 요철은 크다. Nano Car의 크기는 1~3나노미터 정도이지만, 금 원자 하나의 직경은 0.29나노미터다. 크기 3미터의 차량에 대해 15~30cm의 높이 차이를 넘으면서 전진하게 된다. 나카니시 연구자는,「나노의 세계에서도 4륜이 최적인가에 대해 승부를 걸어보고 싶다」고 말한다.

레이스는 F1과 같이 시간을 경쟁하는 싸움이 아니라, 완주를 목표로 하는 내구 레이스가 될 것 같다. STM에서 나오는 전자에너지가 너무 크면 Nano Car가 부서지거나 어디론가 튕겨 날아갈 수도 있다. 첫 국제대회인 만큼 100나노미터를 몇 팀이 완주할 수 있을지 모른다. 이것은 1895년에 프랑스에서 세계 첫 자동차레이스가 개최된 당시와 비슷하다. 당시, 1,200km의 레이스에 22대가 참가하여 6대가 완주하였다.

-- 제조업체도 지원 --
Nano Car는 기초연구이기 때문에, 국제대회라는 스타일이 유효하게 작동한다. MANA의 아리가(有賀) 주임연구자는,「대회를 위해 각 팀은 다양한 어프로치를 시도하고, 대회가 끝나면 그 노하우를 교환한다. 대형 공동연구와 같이 연구가 활성화된다」라고 설명한다.

자동차회사도 지원한다. 프랑스 팀에게는 프랑스의 푸조 시트로엥, 독일 팀에게는 독일의 폭스바겐이 스폰서가 되었다. NIMS에게는 도요타가 연구비 등을 지원한다. MANA의 나카야마(中山) 부거점장은「기업이 기초연구를 응원하는 것은 흔한 일은 아니다. 대회를 계기로 연구자가 증가하고, 연구 저변이 확대될 것으로 기대한다」라고 말한다. 나노의 세계에서도 Motorization이 발생할지도 모른다.

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