알렉산더 발란딘
전기공학과 교수
재료 과학 및 공학 학과장
캘리포니아대학교 리버사이드
재료 과학 및 공학 프로그램
나노소자 연구실(NDL)
미국 캘리포니아주 리버사이드
교육:
- 석사, 응용 물리학, 모스크바 물리 기술 연구소
- 노트르담대학교 전기공학 석사
- 노트르담대학교 전기공학 박사
업무 초점:
Balandin은 2000년에 조직한 Nano-Device Laboratory에서 나노기술 관련 실험적, 이론적 연구를 수행하고 있습니다.
학생들을 위한 조언:
"제가 지금 고등학교에 다니는 아이들에게 해주고 싶은 조언은 다음과 같습니다. 공학 분야로 진학한 다음 고급 학위를 취득하세요. 즉 석사 이상의 박사 학위를 취득하세요."
연결:
회견:
Q: 귀하의 진로가 나노기술에 초점을 맞추고 있다는 것을 처음 알게 된 것은 언제입니까?
Balandin: 저는 1993년에 노트르담 대학교 대학원생으로 입학하면서 처음으로 나노기술에 집중하기 시작했습니다. 그 전에는 모스크바로 돌아와 전자기학을 연구하고 있었습니다. 제가 미국에 왔을 때 저는 선택권을 받았습니다. 전자기학을 계속할 수도 있고, 다른 주제로 바꿀 수도 있고, 다른 주제는 나노기술과 나노구조, 더 구체적으로는 양자선이었습니다.
Q: 현재 어떤 나노기술 응용을 연구하고 있나요?
발란딘:나의 가장 최근 연구 활동은 그래핀과 그 장치 응용에 중점을 두고 있습니다. 그래핀은 탄소 원자의 단일 원자층입니다. 우리는 저잡음, 고주파수 트랜지스터를 구축하고 전자 회로에서 열을 제거하기 위한 열 인터페이스 재료로 사용할 수 있는 열 전도성이 높은 복합재를 만드는 데 그래핀을 사용하려고 노력하고 있습니다. 우리는 또한 토폴로지 절연체(topological insulator)라고 불리는 새로운 재료 시스템을 사용하고 있습니다. 나는 원래 동기가 달랐기 때문에 거의 우연히 토폴로지 절연체 분야에 입문하게 되었습니다. 나는 내 학생에게 그래핀 비유를 따라 층상 열전 재료인 텔루르화 비스무트를 각질 제거하라고 제안했습니다. 그가 이 작업에 성공했을 때 우리는 나노미터 두께의 이러한 구조가 방금 발견된 위상 절연체로도 작동할 수 있다는 것을 깨달았습니다. 나는 또한 태양전지와 열전 응용 분야에 양자점을 사용하여 작업했습니다. 우리 그룹 멤버들은 이러한 활동을 계속하고 있습니다.
Q. 나노기술을 활용하면서 가장 보람찬 점은 무엇인가요?
발란딘: 물리학과 기술을 결합했기 때문에 보람이 있습니다. 나에게는 물리학이 더 재미있는 일인 동시에 기술이 더 실용적인 일이다. 또한 재미있는 물리학에 대해 이야기하는 것보다 기술의 실제 응용에 대해 이야기함으로써 자금을 얻는 것이 더 쉽습니다.
Q: 당신이 작업한 일이 세상에 어떻게 긍정적인 영향을 미쳤는지 보여주는 예가 있습니까?
발란딘: 저는 아주 좋은 박사 학위 졸업생을 배출하고 행복한 사람이 됨으로써 세상에 긍정적인 영향을 끼쳤다고 믿습니다. 박사 학위를 취득한 후 그들은 매우 안정적인 고용과 함께 우수한 고임금 일자리를 찾았습니다.
Q: 지금까지 나노기술이 세계에 미친 가장 큰 영향은 무엇이라고 생각하시나요?
발란딘: 이 질문에 대한 대답은 사용하는 나노기술의 정의에 따라 다릅니다. 실리콘 CMOS라는 기존 기술의 관점에서 나노기술은 2000년경부터 컴퓨터 칩의 모든 곳에 적용되었습니다. 왜냐하면 나노기술의 일반적인 정의는 적어도 한 차원을 따라 100nm 이하의 구조를 다루는 기술이기 때문입니다. 차세대 CMOS 트랜지스터에서 피처 크기는 이미 22나노미터입니다. 이런 의미에서 나노기술은 컴퓨터, 휴대폰 및 기타 일반적인 응용 분야에 적용됩니다. 그것은 지금까지 가장 큰 영향을 미쳤습니다.
Q: 미래에 나노기술이 어떻게 응용될 것으로 예상하는지 예를 들어주세요.
Balandin: 저는 비전통적인 기술에 대해 언급하고 싶습니다. 상향식이나 자체 조립에서 갈 때 이 기술은 아직 개발 중입니다. 에너지에 큰 영향을 미칠 것이라고 믿습니다. 에너지는 중요한 문제입니다. 특히 재생에너지는 더욱 그렇습니다. 우리는 광기전 태양전지와 열전소자를 통해 에너지를 생산하는 기술을 보유하고 있지만 널리 사용되지는 않습니다. 왜? 태양광이나 열전에너지 변환 효율이 매우 낮기 때문이다. 이 효율성은 우리가 사용하는 재료에 따라 결정됩니다. 나노기술을 사용하면 빛이 재료와 상호 작용하는 방식, 전자가 포논(열을 전달하는 격자 진동의 양자)과 상호 작용하는 방식 등 재료의 특성을 맞춤화할 수 있습니다. 저는 이것이 나노기술의 가장 큰 영향을 미칠 것이라고 믿습니다. 의료 응용 분야도 영향을 받지만 구체적인 예를 들기에는 의료 분야 전문가가 아닙니다.
Q: 팀 상황에서 더 많이 일하시나요, 아니면 혼자 더 많이 일하시나요?
발란딘: 내 작업과 학생들을 위해 나는 항상 개인과 팀워크 사이의 균형을 찾으려고 노력하고 있습니다. 저는 학생들에게 우리 그룹의 연구 성과가 개인 성과의 합보다 커야 한다고 계속 말합니다. 나는 항상 그들에게 서로 이야기하고 서로의 프로젝트를 도와달라고 말합니다. 하지만 결국에는 주도권을 잡는 사람이 한 명 있어야 합니다.
Q: 팀으로 더 많이 일한다면 팀원들의 다른 전문 분야는 무엇입니까?
발란딘: 내 경우에는 이론과 실험을 모두 직접 하기 때문에 좀 특이한 편이다. 내 그룹 구성원 중 다수는 특별한 초점을 가지고 있는데, 한 명은 클린룸에 더 능숙하고, 다른 한 명은 열 측정에 더 뛰어나고, 다른 한 명은 현미경 검사에 더 능숙합니다. 내가 하려는 것은 그들 모두가 다양한 실험 기술에 노출되도록 하는 것입니다. 더욱이, 그들이 실험적 연구를 할 때, 나는 업계에서 채택한 상용 도구를 사용하여 최소한 몇 가지 시뮬레이션을 하도록 격려합니다. 나는 그들에게 더 넓은 전망을 제공하면서 미래 직업에 대한 시장성을 향상시키려고 노력하고 있습니다.
Q: 대학에서의 훈련이 나노기술 작업에 도움이 되었나요?
발란딘: 모스크바 물리 기술 연구소(MIPT)에서의 학부 경험은 매우 도움이 되었습니다. 그곳은 우리가 기초적인 연구를 많이 했던 정말 훌륭한 기관이었는데, 그 당시에는 충분히 이해하지 못했을 수도 있습니다. 이제 나는 그것이 얼마나 중요한지 이해합니다. 기본 학습을 통해 나중에 경력을 쌓으면서 주제를 전환할 수 있습니다. 기본 사항을 이해하면 새로운 내용을 비교적 빠르게 배울 수 있습니다. 현재 미국과 다른 나라에서는 좁은 전문화를 추구하는 불행한 경향이 있습니다. 가끔 학생들이 기초지식에 큰 격차를 갖고 대학원에 오는 경우가 있습니다. 반도체 나노구조 연구는 고체물리학과 양자역학을 모르면 어렵다. 대학원 수준에서도 학생들은 때때로 수학을 모릅니다. 그들은 적분을 취하는 방법을 모릅니다. 기초교육이 안되어 있으면 큰 문제입니다.
Q. 멘토가 있나요? 대학 시절에 그랬나요?
발란딘: 나에게는 멘토가 있었지만, 나에게 큰 도움이 될 만큼 충분히 이르지는 않았을 것입니다. 그 결과, 즉시 도움을 줄 수 있는 사람에게 도움을 요청하는 대신 추가 조치를 취하고 더 많이 변동해야 했습니다. 이제 나는 멘토를 갖는 것이 얼마나 중요한지 이해합니다. 학생들을 위한 조언 – 하나 받아보세요!
Q: 만약 다시 이 일을 해야 한다면, 여전히 나노기술 응용에 집중하시겠습니까?
발란딘: 모르겠어요. 말하기는 어렵지만 아마도 그렇습니다. 어머니는 제가 문학이나 연극 등 인도주의 분야에서 더 많은 잠재력을 갖고 있다고 믿었지만요. 나의 고등학교 초기 시절에는 지금 사람들이 갖고 있지 않은 다른 요인들이 있었습니다.
Q. 대학생들에게 조언을 해주신다면요?
Balandin: 저는 고등학교 어느 시점부터 SF 소설을 많이 읽기 시작했습니다. 나는 공상과학 소설과 우주 탐험에 흥미를 느꼈고 많은 책을 읽었습니다. 공상 과학 소설은 물리학에 대한 나의 관심을 자극했고, 물리학을 통해 수학에 대해 더 진지하게 생각하기 시작했습니다. 러시아에는 대개 대학에서 조직하는 통신학교가 있었습니다. 고등학교에 다니는 동안 저는 MIPT 통신학교 입학 시험에 합격했고 훨씬 더 복잡한 수학과 물리학 문제와 숙제를 접하게 되었습니다. 이 경험은 나에게 많은 도움이 되었고 대학교육을 준비하는데도 큰 도움이 되었습니다.
지금 고등학교에 다니는 아이들에게 제가 드리는 조언은 다음과 같습니다. 공학 분야로 가서 고급 학위를 취득하세요. 즉 석사 이상의 박사 학위를 취득하세요.
나는 또한 어떤 이유에서인지 이 나라에서는 충분히 강조되지 않는 전문 분야를 살펴볼 것을 제안하고 싶습니다. 좋은 예는 재료 과학 및 공학(MS&E) 학위입니다. 전통적으로 사람들은 전기 공학, 컴퓨터 과학, 기계 공학에 대해 알고 있습니다. 대부분의 사람들은 우주정거장이나 휴대폰에 대해 생각할 때 전기공학을 떠올립니다. 하지만 모든 첨단기술의 핵심에는 소재가 있습니다.
교육을 계획할 때 학생들이 어떤 직업을 갖게 될지 생각해 보도록 권하고 싶습니다. 지금 아이들이 대학에 다니는 친구들이 있어요. 내가 아이들이나 그들의 부모에게 학위를 취득하면 어떤 종류의 직업을 갖게 될 것인지 그들이 선택한 아주 멋진 전공을 물을 때, 그들은 대답하는 데 어려움을 겪는 경우가 많습니다.
