카본나노튜브 이용 미소영역의 온도 측정하는 나노온도계 개발 물질·재료연구기구이 板東義雄 주간연구원 등은 카본나노튜브를 이용한 미소영역의 온도를 측정할 수 있는 「나노온도계」(나노서모미터)를 개발했다. 가는 유리관 속에 수은을 넣은 온도계와 같은 구조로, 튜브 내부에 액체금속 갈륨을 충전, 온도에 따라 팽창·수축하는 갈륨의 길이를 전자현미경으로 관찰한다. 측정이 곤란했던 나노미터 오더의 국소 온도를 정확하게 측정할 수 있다는 점에서 나노테크놀러지 기반기술로서 응용분야가 확대될 것 같다. 板東연구원 등은 통 모양의 탄소분자 카본나노튜브를 주형으로 한 질화갈륨 나노튜브를 연구하던 중에 나노튜브 속에 금속갈륨이 들어가는 현상을 파악했다. 카본나노튜브를 질소 분위기 속에서 산화갈륨과 약 2시간 반응시키면 산화갈륨이 환원되어 금속상태가 된다. 금속갈륨은 융점이 30℃, 빙점이 2400℃로, 열팽창 계수도 수은과 거의 같다. 전자현미경으로 가열하면서 관찰한 결과, 튜브 속에서 정확하게 팽창·수축을 반복한다는 것을 알았다. 실험에 사용한 나노튜브는 기상성장법(CVD)으로 작성했다. 바깥지름 85나노미터, 안지름 75나노미터, 길이 약 1000나노미터로, 탄소분자막이 4층에서 5층. 충전상태에서 열처리하면 위 아래를 막을 수 있다. 튜브 속의 금속 갈륨은 실온에서는 길이 100나노미터이지만, 가열하면 용융하고 온도가 올라가면 팽창하여 튜브 속에서 늘어난다. 이것을 측정하고자 하는 장소에 놓고 전자현미경으로 관찰하면 그 부분의 온도를 알 수 있다. 갈륨의 융점 이상에서 카본나노튜브의 내열한계인 1000℃까지 측정가능. 사용방법이나 지정장소에의 설치기술 등은 앞으로의 과제이지만, 차세대 소자로서 기대되고 있는 나노사이즈의 전자회로설계 등에의 응용을 상정할 수 있다고 한다. (NK)