세계에서 가장 가늘고 긴 탄소나노튜브 개발

[산업일보]
포스텍(포항공과대학교, POSTECH) 화학과 김광수 교수 연구팀는 미 컬럼비아대 나노센터 김필립 교수 등과 공동 연구로 세계에서 가장 길고 가는 탄소나노튜브를 소자화하는데 성공했다고 20일 밝혔다.

이 탄소나노튜브는 머리카락 50만분의 1굵기인 0.4나노미터에 불과하다.

극미세 탄소나노튜브는 저온에서 초전도 현상이나 금속-절연체 전이 등 매우 흥미로운 물리현상을 가지는 것으로 추정되어 왔으나, 다중벽 탄소나노튜브 내부나 다공성 물질 안에서만 합성 가능한 것으로 알려져 물성측정이나 소자화에 어려움이 있었다. 지금까지 개발된 탄소나노튜브는 지름이 1나노미터 정도이며, 다중벽 탄소나노튜브에서는 0.4나노미터 정도까지 존재하는 것으로 알려져 왔다.

연구팀은 원자현미경 탐침을 이용해 매우 긴 다중벽 탄소나노튜브를 수직으로 꺾어 당기면, 고무줄처럼 늘어나면서 양파껍질을 벗기듯 바깥 껍질을 하나하나씩 벗길 수 있게 만들었다. 이를 통해 지름 0.4나노미터의 가장 가는 탄소나노튜브를 만드는데 성공한 것은 물론, 금 전극에 붙여 전기적 특성을 측정했다.

특히 연구팀은 이 과정에서 다중적 탄소나노튜브를 한 겹씩 밖으로 표출시킬 수 있게 되어 세계에서 가장 긴 1밀리미터의의 길이로 배열했다. 이는 현재까지 개발에 성공한 길이가 1마이크로미터인 것과 비교하면 1천배나 증가한 셈이다.

또한 이번 연구를 통해 지름 1나노미터 이하의 탄소나노튜브는 반도체적 성질보다는 주로 금속성을 가져 도체성이 강할 것이라는 관련 학계의 가설을 증명했다. 이와 함께 긴 탄소나노튜브로 만든 소자는 반도체성(비선형) 전압-전류 특성을 보이는 것을 밝히는 등 물리적 특성 규명에 큰 진전을 보여, 탄소나노튜브 원천기술 개발에 큰 활력을 불어넣을 수 있을 것으로 기대되고 있다.

한편, 이 연구결과는 미국 과학저널인 ‘미국과학원회보'(PNAS : Proceedings of the National Academy of Sciences)와 '미국화학회지'(JACS : Journal of American Chemical Society) 인터넷판(각 10월 4일, 15일자)에 게재되었다. 또 ‘네이처’ 13일자 웹사이트에서도 ‘탄소나노튜브의 물리학적 특성을 규명하는데 결정적인 전기를 마련한 것으로 평가’하면서 나노 관련 주요 뉴스로 비중있게 다루는 등 학계의 주목을 받고 있다.



미디어다아라 김원정 기자(news@daara.co.kr)