스티븐 포나쉬
Bayard D. Kunkle 공학 과학 의자
Penn State 나노기술 교육 및 활용 센터 소장
PA 나노제조 제조 기술 파트너십 이사
국립과학재단 소장 국립나노기술응용 및 직업지식센터
펜실베니아 주립대학교
미국 펜실베니아주 유니버시티파크
교육:
- 펜실베니아 주립 대학교 공학 과학 학사
- 펜실베니아대학교 공학박사
업무 초점:
Stephen Fonash 박사는 펜실베니아 주립대학교 공학과학 분야 Bayard D. Kunkle 의장을 맡고 있습니다. Penn State에서의 그의 활동에는 Penn State 나노기술 교육 및 활용 센터(CNEU) 소장, 국립과학재단 국립 나노기술 응용 및 직업 지식(NACK) 센터 소장, 펜실베니아 나노제조 제조 기술 파트너십 이사 등이 있습니다.
학생들을 위한 조언:
고등학교 교사와 상담하세요. 하지만 그들이 나노기술과 그것이 할 수 있는 모든 것에 대해 너무 잘 알지 못할 수도 있다는 점을 명심하십시오. 대학에 가면 바로 나노기술을 접하게 되는 것이 아니라 기본 STEM(과학-기술-공학-수학) 과정을 듣게 된다는 점을 기억하십시오.
연결:
회견:
Q: 귀하의 진로가 나노기술에 초점을 맞추고 있다는 것을 처음 알게 된 것은 언제입니까?
포나쉬: 80년대 후반에는 제가 연구하는 분야가 전자기기라서 자연스럽게 점점 더 작은 것들의 길로 이끌리게 됐어요. 그 당시 저는 계속해서 그러하듯이 센서, 트랜지스터, 다이오드 및 광전지 분야에서 일하고 있었습니다. 센서와 마이크로 전자공학의 크기 진화는 점점 더 작은 것을 향해 진행되었으며, 저는 많은 응용 분야에서 나노 크기의 고유성이 제공하는 이점을 깨닫기 시작했습니다. 또한 그 당시 나의 관심은 크게 확대되었고 나노기술의 생물학적 응용에 상당한 관심을 가지게 되었습니다. 나노 규모와 그 중요성에 대한 관심이 높아지면서 저는 1992년에 Penn State Nanofabrication Facility를 설립했습니다. 저는 일종의 Penn State에 나노기술을 도입했습니다. Penn State에서는 이것이 꽤 인정받는다고 생각합니다. 그 무렵 나는 코넬, 스탠포드, 하워드와 함께 일했고, 전 세계의 연구자와 기업이 나노기술 시설을 사용할 수 있도록 하기 위해 NSF(National Science Foundation) NNUN(National Nanotechnology Users Network)이라는 조직을 함께 설립했습니다. 국가. 우리는 이 임무를 위해 NSF로부터 10년 동안 NNUN 자금을 지원받았고, 그 후 저는 Penn State를 NNUN의 후속인 NSF 국가 나노기술 인프라 네트워크(NNIN)로 이끌었으며 이는 오늘날에도 계속되고 있습니다. 1998년에는 나노기술 교육 및 활용 센터(CNEU)를 설립하여 계속해서 지휘하고 있습니다.
저는 연구자이자 교사입니다. 저는 주로 대학원생 수준의 강좌를 가르칩니다. 그러나 1998년경 펜실베이니아 산업계에서는 PA에서 마이크로 및 나노기술 교육을 받은 기술자가 더 필요하다는 생각이 들었습니다. 그래서 우리는 함께 주에 가서 1998년에 펜실베니아 나노제조 제조 기술(NMT) 파트너십을 설립했습니다. 이것이 제가 나노기술 인력양성을 위한 효과적인 교육에 관심을 갖게 된 시작이었습니다. NMT 개념은 Penn State가 PA 커뮤니티 및 기술 대학과 자원을 공유하여 2년제 학위 학생들에게 마이크로 및 나노기술에 대한 실습 교육을 제공하는 것이었고 현재도 그렇습니다. 저는 이 학교의 교수진, 학장, 총장들과 이야기를 나누고 함께 PA 전역의 2년제 학위 학생들을 위한 나노기술 프로그램을 마련하기 위해 노력했습니다. PA NMT 개념에 따라 2년제 학위 기관은 학생들을 한 학기 동안 Penn State로 보내고 우리는 그들에게 나노기술에 대한 실무 몰입을 제공합니다. 우리는 이러한 기술자들이 다양한 분야에서 일자리를 얻을 수 있도록 기술을 가르치기 위해 6개 코스 세트를 개발했습니다. 제가 PA NMT 파트너십으로 시작한 것의 핵심 철학적 기둥은 공유입니다. 저는 Penn State가 시설을 커뮤니티 칼리지와 공유하고 PA 커뮤니티 칼리지를 위한 서비스로 이 NMT 몰입 학기를 가르칠 수 있었습니다. 또 다른 기본 기둥은 평생 동안 학생들을 교육하는 것입니다. 즉, 평생 지속될 기술을 제공하고 업계를 위해 교육하는 것이 아닙니다. 그런 철학으로 PA NMT 프로그램을 마친 사람들은 제약 회사, 화학 회사, 전자 회사, 태양 전지 회사, 모든 종류의 회사에서 일합니다. 그리고 그들은 준학사 학위를 취득하지만 Penn State가 아닌 커뮤니티 칼리지에서 취득합니다. Penn State에서는 이번 몰입학기를 가르치고 있습니다. Penn State는 현재 펜실베니아의 33개 학교에 이 서비스를 제공하고 있습니다. 우리는 이 프로그램을 통해 거의 900명의 학생들을 졸업했습니다. 이제 뉴욕주는 숙련된 나노기술 인력 개발 접근 방식을 채택했습니다. 그들은 커뮤니티 칼리지와 함께 이를 수행하고 있으며 SUNY Albany는 대학 파트너입니다. 미네소타도 그렇게 하고 있다. 파트너 대학은 미네소타 대학이고 핵심 커뮤니티 칼리지는 다코타 카운티 기술 대학입니다. 그리고 워싱턴주와 인디애나주도 그렇게 하고 있습니다. 푸에르토리코가 하고 있어요.
Q: 현재 어떤 나노기술 응용을 연구하고 있나요?
포나쉬: 저는 다양한 연구 방향으로 일하고 있습니다. 이들 모두는 어떤 방식으로든 나노기술과 관련되어 있습니다. 우리는 나노 크기의 트랜지스터에 관한 연구를 하고 있으며 일반 사람들이 사용하는 것과는 매우 다른 접근 방식으로 만드는 실리콘 나노와이어를 사용합니다. 일반적으로 사람들은 실리콘 나노와이어를 형성시키는 촉매를 빈 표면에 놓고 그 촉매가 어디로 갈지 정확히 알지 못한 채 실리콘 나노와이어를 성장시킵니다. 그런 다음 그들은 그것을 수확하고 잡아서 배치하려고 합니다. 그리고 우리는 그것이 제조 가능한 방식이 아니라고 생각합니다. 저는 엔지니어이기 때문에 과학을 좋아하지만 합리적인 것을 만드는 것도 좋아합니다. 그래서 우리는 실제로 작은 터널을 만드는 계획을 생각해 냈습니다. 수평 방향으로, 정확히 트랜지스터가 있어야 할 위치에 있습니다. 그런 다음 촉매를 터널에 넣은 다음 터널에서 나노와이어를 성장시켜 트랜지스터로 만듭니다. 그리고 원하는 위치에서 나노와이어를 성장시켰기 때문에 나노와이어를 이동할 필요가 없습니다. 그리고 우리는 이에 대한 특허를 보유하고 있습니다. 우리는 이것을 거의 모든 사람들이 하는 방식인 "grow-and-place"와 반대로 "grow-in-place"라고 부릅니다. 그러나 우리의 접근 방식에는 더 많은 연구가 필요한 문제가 있습니다. 문제는 나노와이어 표면 주변의 형태와 관련이 있지만 어쨌든 우리는 우수한 트랜지스터를 만드는 데 매우 능숙해졌고 이에 대해 발표했습니다. 그런 다음 우리는 터널에서 사용되는 촉매의 위치를 지정하는 새로운 방법을 찾고 있습니다. 우리는 해당 촉매를 자체 조립하는 다양한 방법을 찾고 있으며 계속해서 그 아이디어를 개발하고 있습니다.
제가 현재 관심을 갖고 있는 또 다른 큰 분야는 태양전지에 나노기술을 사용하는 것입니다. 저는 약 35년 동안 태양전지 연구에 적극적으로 참여해 왔으며 2010년에 출간되어 해당 주제에 대한 "성경"으로 거의 받아들여지는 Solar Cell Device Physics라는 책을 썼습니다. 우리는 AMPS(우리는 나와 나의 학생)라는 컴퓨터 프로그램을 개발했는데, 이 프로그램은 전 세계 약 2000명이 사용하고 있으며 매우 높은 평가를 받고 있습니다. 그리고, 우리는 계속해서 태양전지를 개발하고 있습니다. 우리는 나노 구조를 기반으로 한 새로운 개념을 개발하고 있으며 저는 이 새로운 아이디어에 대한 지적 재산을 소유한 Solarity라는 두 번째 분사 회사를 시작했습니다.
제가 시작한 다른 회사는 NanoHorizons입니다. 그것은 나노기술, 생물학, 의학에 대한 나의 관심에서 비롯되었습니다. NanoHorizons는 항균 응용 분야를 위한 은 나노 입자를 만듭니다. 은은 항균성이 있다는 사실을 페니키아인들은 2500년 전에 알고 있었습니다. 그들은 이유는 몰랐지만 은화를 담은 물그릇이 물을 더 오랫동안 신선하게 유지할 수 있다는 것을 알아냈습니다. 그래서 페니키아인들은 이것을 2500년 전에 알아차렸고 로마인들은 이것을 사용했습니다. 은이 항균성이기 때문에 이것이 효과가 있는 것으로 밝혀졌습니다. 아이가 태어나면 보통 같은 이유로 질산은 방울을 아이의 눈에 떨어뜨립니다. 은 이온은 항균제이기 때문입니다. 은을 나노크기로 만들면 많이 사용하지는 않지만 항균제로 매우 활성이 뛰어나 바이러스와 박테리아를 죽이는 것으로 나타났습니다.
Q. 나노기술을 활용하면서 가장 보람찬 점은 무엇인가요?
포나쉬: 나노 규모로 작업하면 새로운 기회의 문이 열립니다. 예를 들어 태양 전지 연구에서 우리는 나노 구조를 사용하여 더 효율적으로 작동하고 더 적은 재료를 사용하는 셀을 만들 수 있습니다. 재료가 적다는 것은 제조 비용이 저렴하다는 것을 의미합니다. 우리가 이것을 할 수 있는 이유는 나노 규모에서만 중요해지는 자연의 두 가지 현상 때문입니다. 이것을 포토닉스(photonics)와 플라즈모닉스(plasmonics)라고 합니다. 그리고 다른 그룹이 제품의 유사한 발전을 위해 활용하고 있는 나노 규모에서만 중요해지는 다른 현상이 있습니다.
Q: 당신이 작업한 일이 세상에 어떻게 긍정적인 영향을 미쳤는지 보여주는 예가 있습니까?
포나쉬: 나는 태양전지 장치 물리학에 관한 나의 책이 매우 긍정적인 영향을 미쳤다고 생각합니다. 첫 번째 버전은 1981년에 출시되었으며 이 버전과 새 버전은 전 세계적으로 매우 호평을 받고 사용되었습니다. 그리고 제가 지적할 수 있는 또 다른 점은 우리의 AMPS 컴퓨터 프로그램이 매우 호평을 받았다는 것입니다. 이 프로그램은 전 세계적으로 태양전지, 검출기 및 기타 장치를 분석하고 설계하는 데 사용됩니다. 나는 대학에서 다른 사람들이 AMPS 소스 코드를 무료로 다운로드할 수 있도록 허용하도록 장려했고, 이에 따라 이제 AMPS 프로그램이 발전했습니다. 일리노이 대학교는 약 3개월 전에 최신 버전을 출시했습니다. 그들 역시 우리의 예를 따라 개발 속도를 높이기 위해 이 진화된 버전을 과학 및 엔지니어링 커뮤니티에 무료로 제공하고 있습니다. 나는 또한 전자 분야, 특히 소위 플라즈마 기반 처리 분야에 공헌했다고 생각합니다. 하지만 제가 쓴 책과 AMPS는 제가 가장 자랑스럽게 여기는 공헌입니다. 교육 분야로 뛰어들면 제가 인력 개발을 통해 이룬 성과가 정말 자랑스럽습니다. 정말 긍정적인 기여라고 생각합니다. 대학들이 커뮤니티 칼리지와의 제휴에 관심을 갖도록 하는 것은 쉽지 않았지만, 프로그램이 진행되고 이제 미국 전역으로 진행되고 있어 매우 기쁩니다. 나는 공유 접근 방식이 국가의 경제 및 교육에 적합하다고 믿습니다.
Q: 지금까지 나노기술이 세계에 미친 가장 큰 영향은 무엇이라고 생각하시나요?
포나쉬: 내 생각에 가장 큰 공헌은 의학에 있을 것이며 우리는 그 시작을 보기 시작했습니다. 나는 나노기술이 이미 MRI 영상화에 기여하고 있다고 생각하며 이미 암 치료법에도 기여하고 있다고 생각합니다. FDA 승인을 받아 임상적으로 사용되는 여러 가지 치료법이 있습니다. 그리고 오늘날 전자공학은 정말로 나노전자공학이라고 말할 수 있습니다. 트랜지스터가 나노 규모로 제작되지 않았다면 우리는 우리가 가지고 있는 모든 기능과 메모리를 갖지 못할 것입니다. 하지만 가장 큰 영향은 의학에 있을 것이라고 생각합니다.
Q: 미래에 나노기술이 어떻게 응용될 것으로 예상하는지 예를 들어주세요.
Fonash: 앞서 언급했듯이 나노기술은 의학에 크게 기여할 것입니다. 다른 분야로 보면 에너지 생산과 에너지 절약에도 크게 기여할 것이다. 제가 언급한 태양전지 연구는 나노기술이 에너지 생산에 영향을 미칠 수 있는 한 가지 방식을 보여줍니다. 그리고 촉매 작용에 대한 나노기술의 영향력 증가는 에너지 보존 및 보존 전반에 영향을 미칠 것입니다. 이는 공정 비용이 저렴하고 제조 공정이 덜 오염된다는 것을 의미합니다.
Q: 팀 상황에서 더 많이 일하시나요, 아니면 혼자 더 많이 일하시나요?
포나쉬: 둘 다. 저는 아이디어가 떠오르면 혼자 일하고 아이디어에 대해 생각하지만 본질적으로 대학원생과 박사후 연구원으로 구성된 팀이 있고 두 가지 이유로 팀 접근 방식을 좋아합니다. 첫째, 나는 그 아이디어에 대한 그들의 의견과 그들이 내가 옳고 그르다고 생각하는지에 대한 의견을 듣고 싶습니다. 팀에서는 문제를 해결하고 무엇이 더 나은지 말해 줄 수 있으며 실제로 그렇게 하는 경우가 많습니다. 그리고 또 다른 점은 팀이 더 많은 두뇌와 더 많은 인력을 제공하므로 하루에 더 많은 일을 할 수 있다는 것입니다. 제가 학생들이나 박사후 연구원들과 함께 일할 때, 그것은 매우 강렬하고 재미있는 상호작용입니다.
Q: 팀으로 더 많이 일한다면 팀원들의 다른 전문 분야는 무엇입니까?
포나쉬: 우리 팀의 대학원생과 박사후 연구원은 다양한 배경을 가지고 있습니다. 현재 팀의 구성원은 전기 공학, 물리학, 화학, 생명 공학, 컴퓨터 과학 및 재료 과학 분야 출신입니다. 나노기술은 본질적으로 학제간 기술이며 우리와 같이 다양한 구성으로 구성된 팀이 일반적입니다.
Q: 대학에서의 훈련이 나노기술 작업에 도움이 되었나요?
포나쉬: 아 물론이죠. 제가 대학에서 받은 교육은 기초 물리학, 화학, 수학이었으니까요. 나는 구식 STEM 교육의 산물이며 기본 원리를 아는 것이 가장 중요하다고 생각합니다. 대학 교육의 가장 큰 장점은 물리학, 화학, 생물학, 수학에 대한 기본 교육과 모든 것에 질문을 던지는 아이디어, 즉 호기심을 키우는 것이라고 생각합니다. 그리고 저는 이것이 대학 교육의 매우 큰 부분이라고 생각합니다. 저는 제가 가르치는 대학원생, 학부생들에게 그 말을 전하려고 노력합니다. 무엇이든 물어보세요. 당신은 무언가를 다른 방식으로 보고 기여할 수 있습니다. 제가 늘 생각하는 예는 여행가방이에요. 30년 전에는 모두가 여행가방을 들고 다녔습니다. 마침내 누군가가 여행가방에 바퀴를 달겠다는 아이디어를 내놓았습니다. 그 사람이 바퀴에 대해 알고 거기에 붙였다는 사실에 감사드립니다. 그래서 저는 엔지니어나 과학자의 경우 생물학, 수학, 화학, 물리학 분야에서 정말 좋은 교육을 받고 매우 호기심이 많고 질문이 많은 것이 문제라고 생각합니다.
Q. 멘토가 있나요? 대학 시절에 그랬나요?
포나쉬: 제 #1 멘토는 아버지였던 것 같아요. 그는 항상 호기심이 많고 항상 다르게 일을 하는 엔지니어였습니다. 그는 항상 무언가를 다르게 하는 방법을 알아내는 것을 좋아했습니다. 학부 시절, 제가 존경하고 매우 훌륭하신 교수님이 계셨습니다. 그리고 고등학교로 돌아가보니 아주 좋은 고등학교 화학 선생님이 계셨어요. 조금은 엉뚱하면서도 호기심이 많고 아주 좋은 분이셨어요. 일부 아이들은 그가 이상하다고 생각했기 때문에 거부할 수도 있습니다. 나도 그가 이상하다고 생각했습니다. 그러나 나는 그가 사물을 다르게 보는 것이 마음에 들었습니다. 대학에는 무의식적으로 닮고 싶은 교수님들이 많았습니다. 그런데 제 #1 멘토는 아버지였던 것 같아요.
Q: 만약 다시 이 일을 해야 한다면, 여전히 나노기술 응용에 집중하시겠습니까?
포나쉬: 아, 그렇죠. 하지만 다시 해야 한다면 아마도 물리학, 화학과 함께 생물학을 더 많이 수강할 것입니다.
Q. 대학생들에게 조언을 해주신다면요?
Fonash: 글쎄요, 일반적인 용어로 말씀드리자면, 저는 그들이 나노기술에 대해 가능한 한 많이 배우려고 노력해야 한다고 생각합니다. 인터넷은 한 곳이고… 가능한 한 많이 읽어야 한다고 생각합니다. 대학에서는 정보를 얻기 위해 많은 일을 하고 있다고 생각합니다. 고등학교 교사와 상담하세요. 하지만 그들이 나노기술과 그것이 할 수 있는 모든 것에 대해 너무 잘 알지 못할 수도 있다는 점을 명심하십시오. 대학에 가면 바로 나노기술을 접하게 되는 것이 아니라 기본 STEM 과정을 듣게 된다는 점을 기억하십시오. 하지만 대학에서는 교수진을 둘러보고 누가 무엇을 하고 있는지 확인하고 그들과 대화하십시오. 그들 중 대부분은 기꺼이 당신과 이야기를 나눌 것이며, 여름 방학이나 심지어 학기 중에도 당신이 더 많은 것을 배울 수 있는 학부생 일자리를 얻을 수도 있습니다. 누가 건네줄 것도 아니고 직접 나가서 살펴봐야 합니다.
