인텔리전트 촉매가 화학합성 반응에도 고활성
北興化學工業(주)(사장 : 丸山孝雄)과 다이하츠공업(주)(사장 : 箕浦輝幸)는 귀금속(팔라듐)이 자기재생하는 자동차용 촉매 ‘인텔리전트 촉매’를 자동차 이외의 산업분야에 응용전개할 것이라고 발표했다.
일본 국내는 北興化學이 사업의 주체가 되고, 해외에서는 北興化學이 영국 벤처기업과 공동을 전 세계의 의약품을 중심으로 한 화학품 메이커에 이 촉매의 공급을 개시했다. 
팔라듐 촉매는 자동차 이외에 의약품·화학품의 제조공정에서 널리 사용되고 있다. 팔라듐을 란탄과 철로 된 페로브스카이트형 산화물에 고용시킨 ‘인텔리전트 촉매’는 이러한 유기합성분야에서도 상당히 유용하다는 것을 알았다. 유기합성의 기본이 되는 탄소 - 탄소 결합을 형성시키는 로스커플링 반응은 일본인 연구자의 이름을 딴 반응이 많이 알려져 있다. 그 대표적인 것이 鈴木-宮浦반응으로 할로겐 화합물과 붕소화합물의 반응으로 비페닐 골격을 형성하는데 유효하며, 혈압강하제를 비롯한 의약품 중간체와 액정·유기 EL 등의 전자재료의 합성이 이용된다.
2003년에 영국 캠브리지 대학의 스티븐 . 레이 교수 그룹은 다이하츠에서 공급한 인텔리전트 촉매가 鈴木-宮浦반응에 지금까지 없었던 높은 활성을 발휘한다는 것을 발견했다. 최적 조건에서는 촉매의 회전율을 나타내는 턴오버넘버(TON)가 45만이라는 경이적인 수치를 나타내어, 종래의 팔라듐 촉매의 1/100정도의 사용량으로 필요량의 생성물을 얻을 수 있다는 것이 밝혀졌다. 또 인텔리전트 촉매는 물이나 용제에 녹지 않는 비용해형 고정화 촉매이므로 생성물(특히 의약품)에서 촉매성분을 분리·제거하는 조작의 간편화를 꾀할 수 있다. 또한 배위자(리건드) 없이 생성물을 간단한 조작으로 효율적으로 얻을 수 있다.
앞으로는 캠브리지 대학과의 연대를 강화하여 인텔리전트 촉매의 용도확대를 추진함과 동시에 (독)일본원자력연구개발기구의 협력을 얻어서 반응기구의 상세한 해석도 진행해 나갈 계획이다. 北興化學은 의약품이나 전자재료 등의 화학품 분야에 대한 용도개척을 강력하게 추진하면서 동시에 자사 제품의 개발·제조에 활용함으로써 파인케미컬 사업의 한 기둥으로 육성해서 수익을 확대해 나갈 계획이다. (CJ)

플라렌 집합체의 자유로운 가공기술
(독)물질·재료연구기구(이사장 : 岸 輝雄)초분자그룹의 中西尙志 연구원 등은 탄소계 나노재료의 대표인 플라렌을 이용하여 몇 나노미터에서 마이크로미터 사이즈의 플라렌 집합체를 다양한 형상(공 모양, 파이버 모양, 디스크 모양, 콘 모양)으로 자유자재이며 동시에 용이한 제작법의 개발에 성공했다.
플라렌은 나노카본 소재 중에서도 카본나노튜브와 함께 전자소재에서 의료재료까지 다방면에 걸친 응용이 기대되고 있는 재료이다. 지금까지 탑다운형의 리소그래피법이나 보텀업형 자기조직화법에 의한 플라렌 재료의 미세가공이 시도되어 왔으나, 의도적인 나노사이즈의 저직화 구조를 제작할 수 없다. 특정한 플라렌을 개별적으로 유기합성해야 한다 등의 문제점이 있어, 범용성이 있는 방법론의 확립이 요구되어 왔다.
이번에 개발한 방법은 한 개의 플라렌 유도체를 녹이는 유기용매를 바꾸기만 하면 다양한 모양의 소재를 자유자재로 만드는 획기적인 방법이다. 플라렌 유도체가 자기조직화적으로 모이는 용매 환경의 미소한 차이에 의해 결과적으로 ‘공 모양(캡슐)’ ‘와이어 모양(전선)’ ‘디스크 모양(콘덴서)’ ‘콘 모양(전극)’과 같은 특수한 형상을 얻을 수 있게 되었다. 플라렌의 전기가 통하는 성질을 이용함으로써, 얻어진 나노 소재는 나노 스케일의 전자회로 부품, 촉매담체, 물질수송 캡슐 등에 대한 응용이 기대된다. (NK)

온도 상승으로 수축하는 신물질 발견
정밀광학부품 등 응용 기대
理化學硏究所와 科學技術振興機構(JST)는 온도가 올라감에 따라 체적이 작아지는 ‘마이너스 팽창’을 보이는 새 물질을 발견했다. 망간질화물의 구성원소인 아연, 갈륨, 구리 등의 일부를 게르마늄으로 치환한 물질로, 기존의 마이너스 팽창 재료인 텅스텐산 지르코늄이나 실리콘산화물보다 몇 배 큰 마이너스 팽창을 실온에서 실현했다. 마이너스 팽창물질은 재료의 열팽창을 억제·제어할 수 있기 때문에 온도에 의한 형상의 변화를 극히 싫어하는 정밀광학부품 등 각종 디바이스용으로 광범위한 용도가 기대된다.
理硏은 理硏中央硏究所의 竹中康司 선임연구원 등 연구팀에 의한 JST의 연구과제 ‘상관전자 코히렌스 제어’의 일환이다. 기존의 마이너스 팽창물질은 모두 해외에서 발견되어, 일본에서의 발견은 처음이다. 지금까지 ‘역 페로후스카이트’라는 구조를 가진 망간 산화물, Mn3XN이 아연이나 갈륨 등의 경우, 자기전이온도(물질이 자성을 띠게 되는 온도)에서 불연속적인 체적의 감소를 보인다고 알려져 왔다. 따라서 연구팀은 Mn3XN의 구성원소 일부를 다른 여거 가지 원소로 치환하여 열팽창 특성을 조사했다.
그 결과, X의 위치에 있는 아연이나 갈륨의 20~70%정도를 게르마늄으로 치환하면 불연속이었던 체적의 감소가 100℃정도의 온도 폭에 걸쳐 연속적이 된다는 것을 밝혀냈다. 단일물질로서 마이너스 팽창의 크기를 자유롭게 제어할 수 있는 이외에 결함이나 뒤틀림이 생기기 어렵고, 열전도성이 좋으며, 단단하고, 주원료가 망간이나 아연으로 싸다 등의 특징을 갖는다. (NK)

전자 정렬의 강유전체 발견, 고성능 콘덴서에 길
고휘도광과학연구센터의 池田直 주간연구원 등은 日本原子力硏究開發機構, 大阪府立大學, 東北大學, 産業總合技術硏究所와 공동으로, RFe2O4라는 희토류를 포함하는 철 산화물이 철이온의 전자를 정렬한 강유전체가 되는 것을 발견했다. 강유전체는 콘덴서의 성능향상이 이용되고 있으며, 전기신호의 기억과 전하를 저장하는 역할을 갖고 있다는 점에서 새로운 콘덴서 재료라 된다는 것을 알았다. 대형 방사광 시설 ‘SPring-8’의 공명 X선 산란실험으로 밝혀냈다. (NK)

상처가 자연스럽게 사라지는 차체용 도료 개발
日産自動車는 세차기나 초목과의 접촉으로 생긴 도장표면의 손상이 시간의 경과와 함께 사라지는 차체용 클리어 도료 ‘스크래치 가드 코트’를 개발했다. 상처가 복원되는 차체용 도료는 세계 최초라고 한다. 2005년 12월에 발표된 스포츠 다목적용 차(SUV) ‘엑스트레일’의 검은색 특별사양 자동차에 채용했다. 이후 다른 차종에 대한 도입도 검토하고 있다. 가격은 종래 도료보다 1대 당 몇 만 엔 비싸진다.
새 도료는 4층으로 구성하는 차체 도장 가운데 두께 35마이크로미터의 최표면의 투명도막에 사용한다. 일본 페인트 등 국내외 도료 메이커 5개사와 공동 개발했고, 특허 출원 중이다.
배합성분을 바꿔 탄력성을 높인 특수한 수지를 채용함과 동시에 밀도가 높은 그물 모양의 구조로 만들어 유연성과 강인함을 겸비한 도막으로 만들었다. 이로써 세차기에 의한 손상을 중래 도료의 약 5분의 1로 줄일 수 있다. 세차나 초목, 손톱 등으로 손상이 발생했을 경우에도 더운 여름철이라면 약 1시간, 추운 곳에서도 늦어도 1주일 이내에 도장표면이 원래의 상태로 되돌아간다.
단, 철판에 닿을만큼 깊은 손상이나 도장 자체가 벗겨진 경우는 복원되지 않는다. (NK)

밝기 256배 백색 LED재료, 새 형광체 개발
出光興産과 慶義塾大學의 연구팀은 백색발광다이오드(LED)의 재료가 되는 새로운 형광체를 개발했다. 형광체 입자의 직경을 10나노미터로 하여 빛의 산란을 억제함으로써 종래의 형광체에 비해 이론적으로 256배 밝아진다고 한다. 신형 형광체를 이용하여 만든 백색 LED는 노트북 컴퓨터의 액정 디스플레이 등에 대한 응용을 기대할 수 있다고 한다.
慶大의 磯部徹彦 조교수 등이 개발한 것은 이트륨·알루미늄·가넷으로 만든 YAG형광체이다. 세라믹 재료의 일종으로 입자의 크기가 10나노미터로 빛의 파장보다 작기 때문에 빛이 닿아도 거의 산란하지 않는다. 빛의 투과율은 80%로 거의 투명하게 보인다.
청색 LED로부터의 빛을 흡수하면 흰 빛을 발하므로 백색 LED의 기본부품으로 사용되고 있다. 현재, 실용화되어 있는 형광체는 입자가 큰 결정으로 되어 있다. 직경이 마이크로미터 레벨로 크기 때문에 빛이 산란하여 백색 LED의 밝기가 떨어지는 문제가 있다. 이번에 磯部 등은 섭씨 300도의 액체 속에서 압력을 가하면서 합성하는 방법을 이용하여 나노레벨의 입자를 만드는데 성공했다. 종래 방법처럼 섭씨 1000도에서 구워 굳힐 필요가 없기 때문에 생산 원가도 낮출 수 있을 전망이다. 빛의 산란이 적어 투명한 YAG형광체를 만들 수 있게 되면 밝고 소비전력이 적은 백색 LED를 만들 수 있게 된다. 이를 위해서 YAG형광체의 미립자화에 관한 연구는 진행되어 직경 40나노미터의 입자가 개발되어 있다. 이번에 입자의 직경을 더욱 작게 함으로써 직경 40나노미터의 입자에 비해 YAG형광체의 밝기를 최대 256배로 할 수 있게 되었다.
▼백색 LED 전기를 통하게 하면 발광하는 반도체 소자가 광원이다. 청색 LED를 YAG형광체에 든 수지로 감싸서 흰색을 발한다. 현재의 밝기는 형광등의 반 정도라고 알려져 있다.
단, 형광등에 비해 소비전력이 적어 수명이 길어 교환의 수고를 줄일 수 있는 등의 이점이 있다. 주간에도 잘 보인다는 점에서 네온사인 등으로 이용이 늘고 있다. 가정용 조명이나 자동차용 라이트 등에 대한 응용도 전망되고 있다.  (일경산업)

32나노 LSI실현 유망한 트랜지스터 입체 구조 개발
東芝는 회로선 폭이 32나노미터 이하인 차세대 대규모 집적회로(LSI)의 실현에 유망한 트랜지스터의 시작에 성공했다. 미세화해도 성능저하가 잘 일어나지 않는 입체구조를 가진 트랜지스터로 실용적인 제조기술의 개발의 전망을 밝게 했다. 2010년 이후에 실용화가 전망되는 LSI에 채용할 것을 목적으로 한다.
시작에 성공한 것은 ‘핀FET(전계효과 트랜지스터)’라고 하는 트랜지스터. 기판 위에 세운 얇은 채널을 게이트가 사이에 끼운 구조로 트랜지스터의 미세화에 유망시되고 있다.
東芝는 게이트 길이가 20나노미터인 핀FET를 실리콘 반도체 기판에서 만드는데 성공했다. 불순물을 겨냥한 부분에만 가하는 등 연구하여 트랜지스터를 미세화할 때 발생하는 전류의 누전(리크 전류)을 억제했다.
또한 핀FET를 제조할 때에 치수가 일정하도록 하는 기술도 고안해 제조 시의 제조 대비 완성품의 비율을 향상시키는데도 이어져 실용적인 생산기술의 개발에 전망을 밝혔다고 한다.
LSI를 구성하는 트랜지스터를 미세화할 경우, 전류를 억제하는 게이트라고 하는 부분을 짧게 하는데, 짧게 하면 할수록 리크 전류가 흐르기 쉬워진다. 이것을 방지하기 위해서 트랜지스터 속에 불순물을 많이 넣으면 소비전력이 늘어나 성능이 떨어진다.
신기술로 제작한 차세대 LSI는 퍼스널컴퓨터 등에서 사용되는 SRAM(기억유지동작이 불필요한 수시 기입 독해 메모리) 등에 대한 응용을 생각할 수 있다고 한다.
▼핀FET ‘더블게이트형’이라고 불리는 게이트 전극을 두 개 가진 트랜지스터의 일종이다. 종래의 게이트가 하나인 평면구조를 가진 트랜지스터와는 다르다. 채널을 기판 위에 물고기의 지느러미(핀)처럼 서고, 게이트 전극으로 ‘ㄷ’자처럼 에워싸는 입체구조를 갖는다. 전류가 흐르는 특성이 높아져 미세화하기 쉽다는 이점이 있다. 선폭 32나노미터의 LSI용으로 각국 기업이 개발 중이다. (일경산업)