나노튜브 지름ㆍ벽 동시제어 성공
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KAIST, 드러난 코어ㆍ셸 구조 촉매 합성 … 고용량 에너지 저장 가능 차세대 반도체 소자의 소재는 물론 에너지 저장체로 기대를 모으고 있는 탄소나노튜브의 지름과 벽의 수를 동시에 제어할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.KAIST 신소재공학과 강정구 교수팀은 질소 플라스마를 이용해 비활성인 비금속 코어와 활성인 금속 셸을 가진 <드러난 코어/셸(Exposed Core/Shell)> 구조의 촉매를 합성해 나노튜브의 지름과 벽의 수를 동시에 제어하는 데 성공했다고 11월11일 발표했다. 탄소나노튜브를 수소 및 리튬이온, 이산화탄소 저장 등에 활용하기 위한 기술이 널리 연구되고 있으나 나노튜브의 지름과 벽의 수를 동시에 제어할 수 있는 기술이 개발되지 못해 고용량 에너지 저장체로 활용하는 데는 한계가 있었다. 현재 나노튜브는 기판에 활성 금속 촉매를 배열하고 플라스마를 이용해 금속 촉매에 탄소를 흡착시키는 방법으로 제작하고, 벽의 수는 단일 또는 이종 성분 촉매를 개발해 제어하고 있으나 지름이 매우 작은 촉매를 써야 하는 단점이 있다. 이에 따라 강정구 교수팀은 나노튜브가 활성 금속 촉매에서만 성장한다는 점에 착안해 활성인 금속 <셸>에 비활성인 비금속 코어인 <드러난 코어>를 주입해 나노튜브가 <셸> 부분을 따라서만 성장하도록 제어했다. <드러난 코어/셸> 촉매는 활성 금속인 셸 부분이 도넛과 같은 모양으로, 셸의 바깥지름을 크게 하면 나노튜브의 지름이 커지고 코어를 작게 해 셸의 안쪽 지름이 작아지면 셸 부분의 폭이 넓어지면서 나노튜브 벽의 수도 늘어나게 된다. 강정구 교수는 “연구는 비활성인 비금속 코어와 활성을 가진 금속 셸을 가진 <드러난 코어/쉘> 합성기술을 세계 최초로 개발해 나노튜브의 직경과 벽의 수를 동시에 제어할 수 있음을 보였다는 데 의미가 있다”고 말했다. 또 “코어/셸 촉매를 응용하면 다양한 구조의 나노튜브를 만들 수 있다”며 “앞으로 고용량의 수소저장과 리튬2차전지, 이산화탄소 저장, 바이오센서 등으로 활용할 수 있는 기능성 나노튜브 제조에 이용될 수 있을 것”이라고 덧붙였다. 한편, 연구결과는 10월 화학분야 국제학술지 Angewante Chemie 인터넷판에 공개됐으며 12월 인쇄판 표지논문으로 게재될 예정이다. <화학저널 2008/11/12> ⓒ 화학경제연구원, 무단 전재·재배포 및 AI 학습 목적의 무단 수집·이용을 금합니다. |
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