단일 벽 탄소 나노튜브(Single-walled carbon nanotube, SWNT)는 촉매 및 센서 응

용을 위한 이상적인 금속 촉매 지지체로 인식되고 있다. 금속 나노입자로 나노튜브

를 변형하는 방법은 극한 산화 전처리 혹은 계면 활성제를 이용하여 잠재적 가능성

을 격하시킨다. 최근 네덜란드 델프트 기술대학교(Delft University of Technology)

의 Serge G. Lemay 연구진은 포텐셜 조절을 통해 SWNT 측벽에 금속이 전착될 수 

있다는 것을 보고하였다. 이때 나노튜브는 침착된 클러스터에 대해 비희생 주형으

로 거동한다. 나노튜브가 일차원 선이기 때문에 금속의 응집과 성장은 일차원에 국

한된다. SWNT는 두 가지 기능을 한다. 초기에 전착 주형으로 작용한 후 금, 백금, 

팔라듐 나노입자를 전기적으로 연결시키는 도선의 역할을 수행한다.

 

사용된 장치의 모식도는 그림 1과 같다. 금속 전착은 침착 포텐셜, 펄스의 지속, 금

속 염의 농도에 따라 이 전극 시스템에서 진행되었다.

 

침착시 금속의 응집 포텐셜을 확인하기 위해, 펄스의 지속은 일정한 채 인가 응집 포

텐셜 펄스가 점차 음이 되도록 하였다. 전착 후의 구조는 원자 힘 현미경을 이용하

여 확인하였다(그림 2 참조).

 

클러스터의 크기와 덮힘도는 포텐셜이 보다 음이 될수록 증가하였다. 연속된 단분

자 층이 아닌 원자 클러스터의 형성은 저배위 및 낮은 계면 에너지를 갖는 표면의 전

형적인 거동이다.

 

전착 공정은 AFM 헤드에 있는 액체 셀에서 실험을 반복함으로써 실시간으로 검사되

었다(그림 3 참조). 환원 포텐셜이 인가되었을 때 나노튜브의 측벽은 일정한 크기의 

금속 나노입자 조직을 갖게 된다.

 

키랄성(chirality)에 따라 SWNT는 금속 혹은 반도체 성질을 띠게 된다. 일반적인 화

학 증착 조건에서 생성된 나노튜브의 1/3은 금속이다. 연구 결과로부터 두 개의 명확

한 금속입자 크기 분포를 알 순 없지만 금속 및 반도체 튜브 모두에서 실험이 가능했

다.

 

[그림 설명]

 

그림 1. SWNT 전극의 모사도 및 전착 시의 순환전류전압 곡선.

 

 

 

그림 2. 금 전착 전후의 AFM 이미지.

 

 

 

그림 3. 전착시의 실시간 AFM 이미지 결과.

 

 

 

  정보출처   J. Am. Chem. Soc., 127 (17), 6146 -6147, 2005  

  원문언어   영어 

  출판날짜   2005년 05월 17일 

  국      가   네덜란드 

  주제분야   화학-기타(C50)