강자성을 가지는 나노 구조 물질의 주기적 배열을 제작하는 기술은 고밀도 자기 디

바이스 등에 응용될 것으로 기대되고 있다. 특히 벌크 FeCo 합금은 실온에서 매우 

큰 항자력을 나타내는 것으로 알려져 있는 재료이다. 만약 이 재료를 나노 와이어로 

제작할 수 있다면, 크기의 미세함과 자기 이방성으로부터 양자화 된 자기 디스크가 

실현되어, 디스크의 기록 밀도가 비약적으로 향상될 것으로 생각된다. 일본 물질재

료 연구기구, 초미세 구조해석 그룹은 카본 나노튜브 안에 FeCo 조성을 가지는 단결

정 나노 와이어 제작에 성공하여, 재료의 구조와 자기 특성을 해명했다.

연구그룹은 톨루엔 용액 안에서 철을 포함한 유기물 Fe(C5H5)2와 코발트를 포함한 

Co(C5H5)2를 같은 비율로 혼합하고, 이 용액을 분무하여 600~800℃의 아르곤 가스 

분위기 중에서 가열 및 열분해했다. 이렇게 하면, 직경 10~20nm의 다층 카본 나노

튜브가 생성되고, 튜브 내에 검은 색을 띤 나노 와이어가 생성된다. 격자상 관찰과 

조성 분석 결과, 튜브 안에 생성된 나노 와이어(직경 약 5nm, 길이 약 50nm)는 

FeCo 조성의 합금이며, 그 구조는 체심입방 격자의 원자 배열을 가지는 단결정인 것

으로 밝혀졌다. 

또한 흥미로운 것은 금속 나노 와이어와 카본 나노튜브의 계면은 정합한 상태로 배

열되어 있으며, 1원자층 레벨의 스텝이 뚜렷하게 관찰된다는 점이다. 이 사실은 금

속 표면의 스텝으로부터 카본 나노튜브의 튜브 벽이 우선하여 성장한다는 것을 시사

하는 결과이며, Fe나 Co 등의 천이 금속이 왜 카본 나노튜브의 촉매로서 유효하게 

기능하는가를 보여주는 실험적인 근거로서 매우 중요하다. 최근 천이 금속 입자 표

면의 스텝이 활성점으로 작용하여 카본 나노튜브의 성장을 촉진한다는 성장 이론이 

보고되어 있는데, 이번 연구 결과의 성과는 이 이론을 뒷받침하는 결과로 주목할만

하다. 

합성된 FeCo 나노 물질의 자기 측정을 SQUID를 이용하여 수행한 결과, 실온에서 

928Oe의 매우 높은 항자력이 나타났다. 이 값은 FeCo 벌크 재료의 항자력에 비해 

1000배 이상 높은 값이다. 카본 나노튜브 안에 포함된 신규 FeCo 나노 와이어 재료

는 데이터 저장 디바이스나 고감도 자기 센서 및 복사기용 자기 잉크 제작 등 향후 

매우 폭넓은 분야에서 응용 가능할 것으로 기대된다. 

그림은 카본 나노튜브에 갇힌 형태로 제작된 FeCo 강자성 단결정 나노 와이어이다. 

오른쪽 확대사진은 합금 단결정에 1원자 레벨의 스텝이 존재함을 나타낸다. 이 스텝

으로부터 카본 나노튜브의 그라파이트 층이 성장하고 있다. 

  정보출처   http://www.nims.go.jp/jpn/news/nimsnow/2005-03/02.html  

  원문언어   일어 

  출판날짜   2005년 03월 16일 

  국      가   일본 

  주제분야   전자재료(K13) 

  원본파일 http://techtrend.kisti.re.kr/down.jsp?

gubun=trend&down_url=/upload/sazanami/Nims_050317_02_O.doc