| 기준 | 나노미터 (nm) | 옹스트롬 (Å) |
|---|---|---|
| A sheet of A4 paper (long side) | 297000000 nm | 2.97 × 109 Å |
| Average adult human height | 1.7 × 109 nm | 1.7 × 1010 Å |
| A football pitch (length) | 1.05 × 1011 nm | 1.05 × 1012 Å |
| A marathon | 4.2195 × 1013 nm | 4.2195 × 1014 Å |
| Height of Mount Everest | 8.849 × 1012 nm | 8.849 × 1013 Å |
나노미터는 1미터의 10억분의 1입니다. 10-9을 뜻하는 SI 접두어 나노를 미터에 붙인 것으로 기호는 nm입니다. 이 접두어는 난쟁이를 뜻하는 그리스어 나노스에서 왔습니다.
이것은 현대 광학과 전자공학이 다루는 규모입니다. 가시광선은 보라색 끝의 약 380nm에서 붉은색 끝의 750nm까지 걸쳐 있어, 나노미터는 색을 물리적으로 기술하는 표준 단위가 됩니다. 532nm로 발광하는 레이저 포인터는 초록색이고, 650nm짜리는 빨간색입니다. 자외선은 380nm보다 짧고 적외선은 750nm보다 깁니다.
생물학에서도 이 단위가 끊임없이 쓰입니다. DNA 이중나선은 폭이 약 2nm입니다. 일반적인 바이러스는 20~300nm입니다. 세포막의 두께는 7nm 안팎입니다. 이러한 치수는 빛의 파장 자체 때문에 약 200nm로 제한되는 일반 광학 현미경의 분해능보다 작습니다.
나노미터가 과학 밖에서도 익숙해진 것은 반도체 제조 덕분입니다. 공정 노드에는 90nm, 45nm, 14nm, 5nm, 그리고 그보다 작은 이름이 붙어 왔습니다. 이 수치는 이제 칩 위의 특정한 측정 가능한 치수를 가리키지 않으며, 물리적 길이라기보다 마케팅상의 명칭이 되었습니다. 다만 실제 구조가 나노미터 단위인 것은 사실입니다. 현대 트랜지스터의 게이트는 원자 수십 개 너비에 지나지 않습니다.
나노기술은 이 단위에서 이름을 따왔으며, 관례적으로 1~100nm의 구조를 다룹니다. 이 범위에서는 표면 효과가 덩어리 상태의 성질을 압도하기 시작하므로 물질이 다르게 거동하는 경우가 많습니다.
이 규모에서 측정하려면 가시광선에 의존하지 않는 장비가 필요합니다. 전자현미경은 빛보다 실효 파장이 훨씬 짧은 전자를 이용해 1나노미터 이하의 구조를 분해합니다. 원자간력현미경은 또 다른 방식으로, 뾰족한 탐침을 표면 위로 끌면서 그 휘어짐을 기록합니다. 대상이 보이지 않는 한 학문은 멀리 나아갈 수 없으므로, 두 장비 모두 나노기술의 발전에 없어서는 안 될 것이었습니다.
1나노미터는 10옹스트롬, 1000피코미터, 0.001마이크로미터와 같습니다. 종이 한 장의 두께는 약 100,000nm입니다.
옹스트롬은 1미터의 100억분의 1, 곧 0.1나노미터에 해당하는 길이 단위입니다. 1868년 태양 스펙트럼 지도를 만들면서 이 단위를 쓴 스웨덴 물리학자 안데르스 요나스 옹스트룀의 이름에서 왔으며, 기호는 스웨덴어 알파벳에서 빌려 온 Å입니다.
옹스트롬이 살아남은 것은 원자의 크기와 잘 맞기 때문입니다. 수소 원자의 반지름은 약 0.5Å입니다. 탄소-탄소 단일 결합은 대략 1.5Å입니다. 이 값을 나노미터로 나타내면 다루기 불편한 소수가 되므로 결정학자, 분광학자, 구조생물학자는 지금도 이 오래된 단위를 선호합니다. 공개 데이터베이스에 등록된 단백질 구조는 여전히 분해능을 옹스트롬으로 표시하며, 2Å보다 좋은 분해능으로 풀린 구조는 우수한 것으로 평가됩니다.
가시광선의 파장도 다루기 좋은 범위에 들어옵니다. 붉은빛은 7000Å 부근, 보랏빛은 4000Å 부근입니다. X선의 파장은 1Å 안팎에 몰려 있는데, X선 회절이 원자 간격을 드러내는 이유가 바로 여기에 있습니다. 살펴보는 수단과 대상의 크기가 같기 때문입니다.
옹스트롬은 국제단위계에 속하지 않습니다. 국제도량형국은 SI와 함께 쓸 수 있는 단위로 열거하면서도 새로운 용도로는 권하지 않고 나노미터나 피코미터를 선호합니다. 그러나 이 권고는 이 단위가 뿌리내린 분야에서는 별 효과가 없었습니다. 반도체 제조가 좋은 예입니다. 공정 노드는 수십 년 동안 나노미터로 불렸지만, 구조가 작아지면서 업계는 게이트 산화막 두께를 옹스트롬으로 표시하기 시작했고, 인텔은 자사 기술의 한 세대를 옹스트롬 시대라고 이름 붙였습니다.
오래된 과학 문헌을 읽을 때는 주의가 필요합니다. 옹스트롬이 미터에 연결되기 전에는 카드뮴의 특정 스펙트럼선을 기준으로 정의되었고, 20세기 초에 발표된 값은 오늘날의 값과 조금 다를 수 있습니다. 국제천문연맹은 1907년에 이 분광학적 정의를 채택했고, 이는 1960년 미터 자체가 크립톤을 기준으로 재정의될 때까지 쓰였습니다. 차이는 작지만 실재하며, 과거의 스펙트럼 측정을 현재의 측정과 견줄 때에는 중요하게 작용합니다.
환산은 간단합니다. 1옹스트롬은 10-10미터, 0.1나노미터, 100피코미터와 같으며 10옹스트롬이 1나노미터가 됩니다.