탄소나노튜브 성장에 대한 새로운 이론

라이스 대학(Rice University)의 재료 과학자들은 탄소 나노튜브의 성장에 새로운 

“트위스트(twist)” 를 넣었다. 연구진은 매우 강제된 나노물질들은 뒤틀려진 단일 원

자 실로 짜여진 매우 작은 분자 태피스트리(tapestry, 다채로운 선염색사(先染色絲)

로 그림을 짜넣은 직물)처럼 성장한다는 사실을 발견했다. 

탄소나노튜브는 지름이 약 1 나노미터(1미터의 10억 분의 1) 정도의 탄소로 만들어

진 공동 튜브이다. 분자 다이어그램(molecular diagram)에서 탄소나노튜브는 와이

어로 감겨진 시트처럼 보인다. 둘둘 말은 와이어나 선물을 싸는 종이처럼 나노튜브

들은 감길 수 있다. 그 동안 나노튜브에 대해서 매우 많은 연구가 진행되었지만 나노

튜브 성장에 대해서 거의 알지 못했다. 탄소나노튜브는 촉매 환경에서 가스로 되어 

있는 탄소 공급원료에 의해서 자발적으로 형성되는 자기 조립(self assembly)으로 

성장된다. 이번 주에 the Proceedings of the National Academy of Sciences에 온

라인으로 게재된 이 새로운 연구는 나노튜브의 카랄 각도(chiral angle, 비틀려진 정

도)와 이에 따라서 나노튜브가 얼마나 빨리 성장하는지에 대한 직접적인 관계를 발

견했다. 

이번 연구는 상세한 자기 조립 프로세스를 알 수 있는 어떤 실마리를 제공할 것이라

고 연구진은 말했다. 이 새로운 이론에서 연구진은 각각의 나노튜브들이 매우 많이 

뒤틀려진 스레드(thread)로부터 만들어진다는 사실을 제안했다. 각각의 노출된 스레

드 끝에는 새로운 원자들이 부착되어서 독립적으로 성장한다. 이런 스레드들이 점

점 더 많을수록 전체 태피스트리는 점점 더 빠르게 성장한다. 

이 프로젝트를 이끌고 있는 야콥슨(yakobson)은 이 새로운 이론은 수많은 실험실 

연구들을 통해서 탄생하게 되었다고 말했다. 예를 들어 몇 개의 실험에서 보여준 더 

큰 키랄 각도를 가진 나노튜브들은 가장 큰 노출된 스레드를 가지기 때문에 더 빠르

게 성장할 것이라고 예견되었다. 

키랄성(chirality)은 나노튜브의 성질을 결정하는 중요한 요소 중 하나이다. 연구진

은 키랄성이 성장에서 미치는 영향을 정량적으로 밝혔다. 이것은 나노튜브에 새로

운 기술을 적용하려는 많은 연구진들에게 큰 흥미를 줄 수 있는 연구결과이다. 

이 연구에는 홍콩 폴리테크닉 대학(Hong Kong Polytechnic University)의 조교수

인 펭 딩(Feng Ding)과 미국 오하이오주에 있는 혼다 연구소(Honda Research 

Institute USA in Columbus)의 아베틱 하루티운얀(Avetik Harutyunyan)박사가 참여

했다. 이 연구는 국립과학연구기금(the National Science Foundation), Welch 

Foundation and the Department of Defense에서 자금을 지원받았다.

http://nanotechwire.com/

출처 : KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2009-02-07