중국이 CNT(Carbon Nano Tube) 정밀화학 합성을 위한 새로운 분자 제조법을 개발했다.
CNT는 인장강도가 철의 100배에 달하고 전기 전도성이 구리보다 1000배 높으며 우수한 광학적 특성을 갖추어 차세대 기술 분야의 핵심 소재로 주목되고 있다.
현재 휴머노이드 로봇 골조, 표적 약물 전달 시스템, 플렉서블 디스플레이, 배터리, 반도체 등 다양한 첨단응용 분야에서 폭넓게 사용되고 있다.
다만, 기존 제조법은 CNT의 직경‧길이‧구조를 정밀하게 제어하기 어려워 일정한 성능과 품질을 확보할 수 없었고 고부가가치 분야에서 대규모 상용화와 적용 확대를 제한하는 장애 요소로 작용했다.
그러나 최근 톈진(Tianjin) 사범대학교 리춘쥐(Li Chunju) 교수 연구팀이 중국‧해외 연구기관과 협력해 CPPS(Cycloparaphenylenes)를 핵심 원료로 취하는 새로운 분자 합성법을 개발해 대규모 상용화가 기대되고 있다.
CPPS는 CNT를 구성하는 기본 구조 단위로 CPPS를 템플릿으로 연장하면 구조가 정밀하고 성능이 균일한 CNT를 제조할 수 있다.
CPPS는 고리 구조가 갖는 강한 장력으로 합성 난도가 높으며 단계가 복잡하고 가격이 높은 금속 촉매에 의존해야 해 대량생산에 어려움이 있으나 연구팀은 효율적인 분자 내 반응전략을 통해 20종의 다양한 CPPS 유도체를 합성하고 광 흡수, 형광 발광 등 핵심적인 물리적 특성을 정밀하게 조절할 수 있음을 입증했다.
리춘쥐 교수는 “복잡한 탄소나노 구조를 제어하며 합성할 수 있는 새로운 기술적 도구를 제공하게 됐다”며 “앞으로 맞춤형 의류를 제작하듯 CNT를 정밀하게 맞춤 제작할 수 있는 시대가 올 것”이라고 강조했다.