기계/재료

북경대학 단일벽 탄소나노튜브 구조 제어성 제조 핵심기술 개발

발행일 : 2014 / 07 / 04

그동안 전 세계 과학자들은 탄소나노튜브구조의 제어성 성장과 관련된 제조방법을 개발하지 못하였기 때문에 탄소기반의 전자학 발전이나 전자기술은 실제응용에서 크게 제약받았다. 2014년 6월 26일 북경대학 리옌(李彦) 교수 과제팀은 자체 개발한 신형의 텅스텐베이스 합금 촉매제를 이용해 단일벽 탄소나노튜브구조의 제어성 제조방법을 개발하는데 성공하였다고 밝혔다. 관련 연구성과는 2014년 6월 26일에 출판된 “네이처”지에 발표되었다.

단일벽 탄소나노튜브는 그래핀을 일정한 방향에 따라 만곡하여 형성된 공심(empty stomach) 원기둥으로 간주할 수 있다. 마곡방식(일반적으로 “키랄(chirality)”이라 칭함)에 따라 금속 반도체 혹은 다양한 갭이 있는 반도체로 구분한다. 실천을 통해 이러한 물질은 탄소나노튜브의 독특하고도 특이한 특성을 나타내며 탄소나노튜브의 제조에 거대한 도전이 되었다.

탄소나노튜브는 1991년 일본전기회사(NEC) 부설연구소의 스미오 이지마(Sumio Iijima) 박사가 전자현미경(TEM)으로 처음으로 발견하였고, 그 이후 탄노나노튜브에 관한 연구가 세계적인 붐을 일으켰다. 하지만 지난 20년간 과학자들이 끈질긴 노력을 기울였음에도 불구하고 단일키랄 단일벽 탄소나노튜브의 선택성 성장문제는 여전히 해결되지 못하였다.

이번에 북경대학 리옌 교수팀이 개발한 새로운 텅스텐베이스 합금 촉매제는 그 나노입자의 융점이 매우 높아 단일벽 탄소나노튜브가 성장하는 고온환경에서 결정상태의 구조와 형태를 유지할 수 있다. 동시에 이러한 촉매제 자체는 독특한 구조를 지니고 있다. 바로 촉매제의 이러한 특성을 이용해 중국의 과학자는 특정구조의 단일벽 탄소나노튜브를 성장시킨 것이다.

2009년 국제반도체기술로드맵에서는 탄소나노튜브와 그래핀 기반의 전자학기술을 미래 10년~15년 상업가치를 구현할 차세대 전자기술로 추천한 적이 있다. 북경대학 연구팀이 탄소나노튜브구조의 제어성 성장 제조방법을 개발함에 따라 탄소기반의 전자학은 조만간 획기적인 진보를 가져올 것으로 기대된다.