단일 벽 탄소 나노튜브의 구조를 체계적으로 변형하는 새로운 방법으로 전자공학 속

성이 확장되어 나노 전자공학으로 향하는 길을 열 수 있다. 직경 수십억분의 1미터, 

길이 수 미크론인 탄소 실린더, 이들 나노튜브는 가장 강력한 구조이며 독특한 전기 

및 열 속성을 갖고 있다. 

 

열전력 생성을 위해 물질을 개선하고 열 차이를 이용하여 전기를 생성하는데 관심

이 있는 미 에너지부 아르곤 국립 연구소의 연구원들이 탄소 나노튜브 벽에 결함을 

더할 수 있는 가능성이 있는 이러한 방법을 개발하였다. 열전기 변환은 열전쌍, 열 

다이오드 및 고체 냉각장치의 숨은 원리이다. 

 

“순서대로 결함을 추가하여 전자 구조를 변경하는 경우 이론적으로는 더 효율적인 

열전기 물질을 만들 수 있다. 그러므로 태양, 원자력 또는 모든 열전력 생성에서 더 

효율적으로 전기를 생성할 수 있다,”라고 아르곤 화학자 래리 커티스는 말했다. 커티

스는 아르곤의 물질과학부 분자 물질 그룹의 그룹 리더이다. 

 

나노튜브는 크기가 매우 작아 여기에 분자를 더하여 결함을 생성하기가 어렵다. 그

리고 연구원들은 통제되고 재현 가능한 방법을 모색하고 있다. 그래서 아르곤 연구

팀은 컴퓨터 시뮬레이션 툴을 이용하여 단일 벽 탄소 나노튜브에 단일 탄소 이합체

(2개의 탄소가 결합된 분자)를 추가하는 방법을 고안했다. 

 

현대 전자공학을 초소형화 하는 다음 단계에 최적의 후보로 간주되고 있는 단일벽 

나노튜브는 6변형 구성된 철사를 다이아몬드형으로 짠 울타리의 긴 나노튜브를 닮았

다. 아르곤 연구팀은 다양한 방법으로 탄소 이합체를 나노튜브에 부착하는 모의실험

을 하였다. 그들은 가장 쉽고 강력한 방법은 탄소 이합체를 2개의 육각 결합에 수평

으로 삽입하여 체인 링크에 인접한 5각형 및 7각형(7면 구조)을 생성하는 것임을 알

아냈다. 

 

이합체 하나를 더하는 방법을 이해한 후 연구원들은 이합체를 패턴으로 더하기 시작

했다. 

 

“다중 패턴으로 들어가는 것이 흥미로웠다. 우리는 빌딩 블록과 같은 이합체를 이용

하여 튜브에 더하여 패턴을 구축하기 시작했다,”라고 커티스는 말했다. 연구원들은 

다음과 같은 일련의 흥미로운 변형을 찾아냈다. “울퉁불퉁한” 튜브는 튜브 주변에 대

칭으로 탄소 이합체를 더하여 안정적으로 불룩한 부분을 구성하였다. “지퍼” 튜브는 

다른 모든 육각형의 축 방향에 따라 수평으로 이합체가 더해져 단일 8각형과 5각형 

쌍이 교대로 나타났다. “다중 지퍼” 튜브에는 6개의 축 “지퍼”가 튜브 주변 육각 열

에 의해 간격을 유지하고 있다. 

 

“우리가 모의실험한 구조는 새로운 뜻밖의 속성이 있다. 이들 구조는 나노튜브의 전

자 속성을 변형하였으며 앞으로 전자 부문의 응용에 유용할 것이다,”라고 물리학자 

자폴은 말했다. 모의실험을 통해 아르곤 Gruen이 이끄는 물질 과학자들은 탄소 나노

물질에 대한 전문지식을 가지고 시험할 물질을 구성하고 있다. “그러나 이들 구조 

중 일부는 이미 존재한다고 본다,”라고 커티스는 말했다. 자폴의 문헌 검토 결과 일

부 연구원들은 이들 구조를 찾아냈지만 무엇인지 몰랐던 것으로 드러났다. 

 

지퍼 구조는 특히 아르곤 연구원들의 흥미를 끄는데 입구의 원자 간격이 나노튜브

를 Ultrananocrystalline™ 다이아몬드에 결합하여 두 속성을 연계하기에 꼭 맞는 크

기이기 때문이다. Ultrananocrystalline 다이아몬드는 아르곤에서 개발한 나노탄소

의 새로운 형태로 지구상에서 가장 단단한 물질로 알려진 다이아몬드의 많은 속성

을 갖고 있으며 다양한 표면에 침전될 수 있기 때문이다. 다이아몬드와 달리 그 속성

은 응용에 따라 최적화될 수 있다. 

 

연구원들은 탄소 나노튜브를 다른 분자에 부착하여 기능을 연구할 수 있는 발판으

로 사용할 계획이다. 또한 이 튜브를 배열에 연결하여 그 효과를 연구할 것이다. 

 

  정보출처   http://nanotech.physorg.com/  

  원문언어   영어 

  출판날짜   2006년 07월 05일 

  국      가   미국 

  주제분야   응집물리(B16) 

  원본파일   http://gift.kisti.re.kr/techtrend/download.jsp?

sno=165295&down_url=/upload/bclee4/Carbon nanotube building blocks.hwp