제 목 : 나노튜브의 최근 연구성과

2001/03/25

정보출처 : http://www.aip.org/physnews/update/531.html

대형 어레이의 탄소 나노튜브 FET(field-effect transistor)를 만드는 방법이 IBM의 Phaedon Avouris[1]와 Philip Collins에 의해서 고안되었다. 탄소로 만들어진 나노미터[2] 너비의 튜브는 수년동안 전자공학에서 능동 소자로 사용될 수 있다고 기대되어 졌다. 이는 강한 기계적인 특성과 함께 나노튜브가 여러 가지 매력적인 전기적인 특성을 지니고 있기 때문이다. 예를 들면, 나노튜브는 일반적인 금속보다 수 백 배 이상의 전류 밀도를 흘릴 수 있다. 그리고, 금속이나 반도체 등 어떠한 형태로도 제작이 가능한 이점이 있다.

지난 주 시애틀에서 열린 미국물리학회에서 IBM의 과학자들은, 순간적으로 강하게 흘려주는 전압으로 섞인 형태로 있는 나노튜브 중에서 금속형태는 끊어지게 하고 반도체 형태는 온전히 남게 하는 방법을 소개하였다. 같은 물리학회에서 나노 튜브에 관한 또 다른 연구결과로는 미시간 주립 대학의 David Tomanek에 의해서 수행된 열전도도 측정 결과이다. 그는 나노튜브의 열전도도가 3000 watts/m/K에 이르렀으며, 이 값은 다이아몬드에 필적하는 것이라고 전하였다. 그는 더 개선할 경우 6600 watts/m/K까지 올릴 수 있을 것이라고 예측하였다. 이러한 열전도성 능력은 앞으로 점 점 더 집적화되는 회로소자에서 열을 배출할 수 있는 역할을 담당하게 할 수 있는 중요한 문제이다.

남파리 대학교 CNRS 연구팀의 Mathieu Kociak[3]는 나노튜브 줄 묶음에서의 초전도성을 세계 최초로 관측하였다고[4] 발표하였다. "이는 나노튜브와 같이 아주 작은 수의 전도 채널을 가진 계에서 초전도성을 최초로 관측하였다는 것을 의미합니다."라고 Kociak는 말하였다. 연구원들은 현재 300-400 밀리켈빈까지 낮추어야 하는 초전도 상전이 온도를 적절한 원소의 도핑을 통하여 더 올릴 계획이다.

한편, 하바드 대학의 John Hafner는 0.9-2.8 나노미터에 불과한 직경을 가진 단일 나노튜브를 이용한 초미세 현미경에 관한 연구결과를 발표하였다. 이 현미경은 면역 글로부린과 같은 생체분자를 관측할 때 높은 공간 분해능을 나타낸다고 한다. 그리고 더 나아가서 샘플 표면에 있는 특정한 분자들을 찾을 때에 이 나노튜브 탐침은 샘플과 탐침의 점착력을 연구하는데 도움이 된다고 한다. Hafner는 이러한 접근법을 화학력 현미경(CFM, chemical force microscopy)이라고 명명하였다.

마지막으로 일본 NEC 연구소의 Masako Yudasaka[5]는 C60 분자들이 나노튜브 내에 넣어지면 엄청나게 높은 압력이 발생한다는 연구결과를 발표하였다. C60의 힘은 나노뉴톤[6]에 불과하지만 압력을 계산하기 위하여 나노튜브의 면적으로 나누면 그 값은 1 기가파스칼[7]까지 올라간다. 즉, 다른 말로 이 버킷볼(C60)은 새로운 형태의 재단된 화학을 촉진하는 피스톤과 같은 역할을 할 수 있다. Yudasaka는 2 나노미터 직경에 길이가 50 나노미터이며 위로 벌어진 각도가 20도인 원뿔 형태의 나노튜브 개발에 관한 연구도 발표하였다. 이는 현재 활용되고 있는 다른 형태의 탄소 필터를 대신하는 가스 흡착제로 사용이 가능할 것으로 보인다.

[1] 연락처 : 전화, 미국 914-945-2722, avouris@us.ibm.com)

[2] 10억분의 1 미터

[3] 연락처 : 전화, 33-169-155-342, kociak@lps.u-psud.fr

[4] Kociak et al., Physical Review Letters, 12 March 2001

[5] 연락처 : 81-(0)298-50-1190, yudasaka@frl.cl.nec.co.jp

[6] 힘의 단위, 10억분의 1 뉴톤

[7] 압력의 단위, 10억 파스칼