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[코발트 나노입자(Cobalt nanoparticles) 베이스의 나노링(Nanorings) 베이스의 MRAM(자기메모리) 도전, 미국 퍼듀(Perdue) 대학 및 영국의 캠브리지(Cambridge) 대학 앞으로 10-20년 안에 상용화 도전, 전기도 필요 없는 나노링 자체의 자기장으로 시계방향(1), 반대방향(0)으로 작동, 기존의 정보기술(IT)과 나노기술(NT)의 컨버전스 사례(02/Feb/2004)]

반도체 메모리 연구원들은 항상 더욱 좋은 메모리(Memory)를 찾아 나선다. (1) 나노 수준의 작은 공간(smaller spaces)에 더욱 많은 정보(more information)를 담는 메모리, (2) 좀더 빠른 시간 내에 데이터를 불러오게 하는 메모리, (3) 전기가 필요 없거나 전기가 나가도 영원히 지워지지 않는 메모리 등이 이들의 목표이다. 오늘날 컴퓨터에 사용하는 DRAM(Dynamic random access memory)은 동속호출 기억장치 또는 임의접근 기억장치라고도 하는데 반도체산업 중에서 가장 큰 비중을 갖는 메모리의 일종으로 주로 컴퓨터의 주 기억장치에 사용되는 반도체 칩을 말한다. 그런데 DRAM은 전하 축적용의 용량소자와 전하 입출력 제어용의 MOSFET(Metal Oxide Effect Transistor)의 두 소자로 된 IC로서, 기억된 정보는 용량소자에 축적된 전하로 나타내어 지는데, MOSFET의 리크전류(누전)등으로 시간의 경과에 따라 축적전하가 감쇄되기 때문에 일정시간마다 기억정보를 유지보존 시켜주기 위해 재생용의 리프레시(refresh)가 필요하며 리프레시용 제어회로를 시스템측에 장착해야 한다. 이에 반하여 리프레시가 필요 없는 메모리를 SDRAM이라 한다.

미국 퍼듀대학(Purdue University) 화학과(Chemistry)의 Steven L. Tripp 박사 및 Alexander Wei 교수, 그리고 영국의 캠브리지 대학(University of Cambridge) 소재과학과(Material Science)의 Rafal E. Dunin-Borkowski 박사는 2003년 11월 24일자(Volume 42, Issue 45, Pages 5527-5651)의 Angewandte Chemie International Edition 지에 발표한 논문인 "Flux Closure in Self-Assembled Cobalt Nanoparticle Rings(p 5591-5593)"에서 위의 3가지 연구목표들을 해결할 수 있는 새로운 방법의 메모리를 소개하고 있어 간단히 정리해보기로 한다. 기타 자세한 내용은 소개하는 사이트에서 논문 원본을 다운 받아 연구하시길 바랍니다.

이들은 바로 마그네틱(자기) 코발트 나노입자(magnetic cobalt nanoparticles)로 하여금 즉각적인 나노링(nanorings, 나노크기의 반지)을 조립(assemble)하게 했는데, 이 때 이들 나노링들의 크기는 E. coli 박테리아(bacterium)의 지름의 1/10 크기인 100 나노미터(1 나노미터는 10억분의 1미터) 이하인 것이다. 그런데 이들 나노링들은 마그네틱 장인 자기장(자장)을 갖고 있어 시계방향(clockwise) 또는 시계반대방향(counter-clockwise)으로 흐를(can flow) 수 있다는 것이 핵심 연구 내용이다. 만약 시계 방향으로 흐르면 이는 "1"을 의미하며 반대방향으로 흐르면 "0"을 의미하기 때문에 데이터를 저장할 수 있는 것이다.

[그림 : 코발트 나노입자 베이스의 나노링 내에서 자기장이 흐르는데 그 방향에 따라 컴퓨팅의 1s 과 0s 을 의미한다. 사진 : Perdue & TRN]

이 나노링은 너무 작은 분자(molecule) 수준이기 때문에 이를 메모리로 대체한다면 엄청난 양의 데이터를 저장 할 수 있는 것이다. 아주 작은 크기로 대용량의 데이터를 저장할 수 있다. 또한 이들 나노링들은 자기적(magnetically)으로 작동하기 때문에 이들은 정보를 유지하기 위해 전기 파우어가 필요 없는 것이다. 전류가 흐르지 않아도 데이터를 저장할 수 있으며 데이터를 불러오는데도 그만큼 시간이 적게 걸리는 것이다.

또한 이들 자기장들은 상온(room temperature)에서 영구적이며 안정적으로 작동하기 때문에 실용 컴퓨터에 그대로 적용할 수 있다. 대부분의 자석(magnets)과는 달리 이들 나노링들은 그 스스로가 자기장을 유지하기 때문에 그만큼 안정적인 것이다. 이들은 연구 논문에서 이들 나노링 베이스의 MRAM(Magnetic random-access memory)의 상용화 시기를 앞으로 10년-20년으로 내다보고 있다.

퍼듀대학의 Alexander Wei Research Group은 미국 내 가장 큰 연구소 중 하나인 본 대학의 Birck Nanotechnology Center와 연관하여 정부로부터 자금을 받아 연구하고 잇는데, 이 나노기술 센터에는 현재 100 개의 연구그룹이 속해 있다.

[연락처]

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[Flux Closure in Self-Assembled Cobalt Nanoparticle Rings (p 5591-5593)]
Steven L. Tripp, Rafal E. Dunin-Borkowski, Alexander Wei
Published Copy : Volume 42, Issue 45, Pages 5527-5651, 24 Nov 2003
Published Online: 3 Nov 2003
DOI: 10.1002/anie.200352825
[본 논문 다운로드-"Flux Closure in Self-Assembled Cobalt Nanoparticle Rings", Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 5591-93.-01949-03-2004-DIG-03-E.PDF/155KB]

[참고]

[유기전자(Organic Electronics)의 도래, 미국 HP 및 Princeton 대학 플라스틱 메모리(Plastic memory)에 도전, 더욱 작게 더욱 많이 더욱 싼 폴리머베이스의
메모리(Polymer-based memory) 개발, 폴리머 메모리이므로 식각 에칭 공정이 아니라 스프레이로 뿌리거나 제트-프린터로 분사하여 메모리를 생산, 저렴한 write-once read-many-times memory(WORM) 메모리에 도전(13/Nov/2003)]
[미국의 Nantero 기업 - 모든 메모리를 대체할 수 있는 나노튜브(Nanotube)를 이용한 NRAM(Nanotube-based/Nonvolatile RAM)에 도전, 1년 내 상용화, 그러면 기존의 DRAM/SRAM/Flash 보다 무려 1,000 배 이상의 저장용량에 100배 이상 처리속도 빨라(26/May/2003)]
[차세대 싱글 원(One) 사이즈의 모든 메모리 칩(a one-size-fits-all memory chip)에의 도전->MRAM(magnetic random access memory)의 유니버설 메모리(Universal Memory) 와 오보닉 통합 메모리(OUM) 개발 경쟁, 2003-2004 승자와 패자 등장(19/Apr/2001)]

[Perdue 사이트]
[Perdue-Alexander Wei Research Group]

[소스]
[Perdue News - Purdue's self-assembled 'nanorings' could boost computer memory(10/Dec/2003)]
[Technology Research News - Nanorings promise big memory(04/Feb/2004)]

키워드 : 메모리, Memory, MRAM, Cobalt Nanoparticle, Nanorings, Cobalt Nanoparticle Rings, 퍼듀대학(Purdue University), Steven L. Tripp, Alexander Wei, 캠브리지 대학(University of Cambridge), Rafal E. Dunin-Borkowski, Angewandte Chemie International Edition, Self-Assembled Cobalt Nanoparticle Rings, 마그네틱(자기) 코발트 나노입자(magnetic cobalt nanoparticles), E. coli 박테리아(bacterium), 자기장(자장), Magnetic Field, 시계방향(clockwise), 시계반대방향(counter-clockwise), 1s, 0s, DRAM