중국, 주파수배가 효과를 보여주는
새로운 비선형 광학재료 디자인
원적외선(infrared, 2 - 20μm) 2차계 비선형광학(Second-order nonlinear optical, NLO)재료는 광전자 대조(Opto-electronic countermeasures), 자원탐사, 우주반탄도미사일(space ABM), 통신 등 분야에서 중요한 응용을 하게 된다.

<그림 1> 지금까지 제일 강한 Kleinman-forbidden 분말 주파수배가 효과의 La4InSbS9 (제 2 고조파 발생 - second harmonic generation(SHG)가 분말 사이즈에 따라 증가된 값을 보여주고 있음)

<그림 2> 30~46μm 사이즈 분말 주파수배가 효과 강도가 상용적인 재료 AgGaS2 100배의 Ba3CsGa5Se10Cl2

현재, 상용적인 원적외선(Far-infrared) 2차계 NLO 재료는 AgGaS2 와 ZnGeP2 가 있지만 이 2가지의 재료는 모두 일부의 치명적인 약점을 가지고 있다. 예를 들면 손상임계값(Damage threshold)이 낮고 2개의 광자를 동시에 흡수(Two-photon absorption) 하는 문제가 있다. 그러므로 새로운 원적외선 NLO재료를 탐색하는 것은 현재 NLO 재료연구의 문제점과 주관심 내용이다.
중국국가자연과학기금, 중국과학원 중요방향성항목 등 프로젝트의 지원에 의해 복건물질구조연구소 중국과학원 광전재료화학과 물리중점실험실 Chen-ling연구팀은 원적외선 2차계 NLO재료디자인과 합성연구에서 성과를 취득하였다.
혁신적인 아이디어로 비선형 기능그룹(groups)조립, 이온그룹 조정, 비선형 기능그룹의 비대칭 제어디자인의 학술적인 이론으로 실현하여 아주 좋은 성능을 가지고 있는 중원거리 원적외선 2차계 NLO재료를 얻었는데 이는 지금까지 제일 강한 Kleinman-Forbidden 분말(powder) 주파수배가(Frequency multiplication)효과를 갖는 새로운 구조인 La4InSbS9 재료를 발견하였고 이 화합물은 I 형 위상으로 원적외선 NLO재료와 매칭이 되어 분말 주파수배가 효과 강도는 상용적인 AgGaS2 재료의 1.5배에 달하였다. 이 연구성과는 <<미국화학회지(J. Am. Chem. Soc., 2012, 134, 1993-1995)>>에 발표되었다.
비선형 기능그룹의 금속센터 비대칭 제어를 통해 중 Ba3CsGa5 Se10Cl2 (A = Cs, Rb, K) 시리즈 재료를 얻었고 그 중 Ba3CsGa5 Se10Cl2 재료는 30 ~ 46 μm 사이즈에서 분말 주파수 배가 효과 강도가 상용적 재료 AgGaS2 의 100 배에 달하였고 관련 성과는 <<미국화학회지(J. Am. Chem. Soc., 2012, 134, 2227-2235)>>에 발표되었다. 이러한 재료의 발견 및 구조적인 아이디어는 새로운 형태의 원적외선 NLO재료를 찾는데 새로운 인식과 방향을 제공하였다.
이 연구팀은 새로운 구조 NLO결정체 재료의 연구에서 연속적인 성과를 취득하였고 아주 좋은 응용전망을 가지고 있는 NLO결정체 재료를 발견하였다. GTB

방취·항균처리 서비스
양호시설용 개시
沖廣빌테크(大阪府 吹田市, 사장 沖米田浩朗)은 양호시설용의 항균·방취 서비스 「ADRI」 사업을 시작했다. 양호시설에서의 관내 감염을 막는다.
참고 시공 가격은 300평방미터가 약 20만 엔. 2015년도까지 1만 건의 시공을 목표로 한다.
제균청소에 대한 어드바이스에서 이가철 화합물에 의한 처리까지 일관되게 시행한다. 방취·항균처리에는 이가철 화합물을 베이스로 한 소취제를 이용한다. 실내에 살포하면 공기 중의 수분 산소와 결합하여 산화반응을 일으킨다.
그 과정에서 악취성분을 분해하여 방취·항균처리를 한다. 산화반응 시에 질소가 방출되어 3가철이 되는 환원반응을 일으켜 다시 2가철로 되돌아온다. 이 반응을 반복하기 때문에 1회의 시공으로 약 1년 간 효과가 지속된다고 한다.
이 회사는 빌딩의 관리 없이 주력 사업. 우선 東京, 大坂에서 이 서비tm를 개시하여 각 都道府縣에 대리점을 모집하여 순차적으로 전국으로 확대해 나간다. 일간공업

음이온, 양이온 성분을 가진 가지형 폴리티오펜 합성
독일의 연구자들은 카르복시 산 (음이온, P3T-COOH) 혹은 methylimidazolium (양이온, P3T-MIM) 말단그룹을 가진 이온적으로 기능화된 가지화 폴리티오펜의 합성을 발표하였다 [그림1] 고분자에 있는 말단그룹의 수가 많아 기능화는 고분자 용해도에 중요한 영향을 미친다. P3T-COOH경우 고분자는 pH에 의존하여 완전한 가역 상전이를 보여준다. 이온액체 개질 고분자 P3T-MIM은 상온에서 이온액체에 용해한다. 흡수 특성은 기능화된 말단그룹에 의해 영향을 받지 않는다.
콘쥬게이트 고분자들은 광변색 윈도우, 유기 태양전지, 전계효과 트랜지스터, 그리고 발광 다이오드와 같은 용액-공정 전기 장치 등 응용에 아주 흥미 있는 물질들이다. 물질 특성들은 일반적으로 대형 합성 노력을 필요로 완전히 새로운 빌딩 블럭의 개발 혹은 확립된 고분자들의 기능화에 의해 영향을 받을 수 있다.
물질특성에 영향을 미치는 중합 후 기능화 (고분자 유사 반응)는 확립된 고분자를 개질할 수 있고 기존 특성을 가진 새로운 고분자를 위한 플렛폼으로 사용할 수 있어 매력적이며 다양하다. 음이온 혹은 양이온 전하 가지 그룹을 가진 콘쥬게이트 고분자의 기능화는 콘쥬게이트 고분자전해질 (CPEs)로 알려진 고분자 그룹을 만든다. 하전 그룹 즉, 슬폰화, 카르복실화, 혹은 이미다졸늄 등을 주쇄에 공유결합으로 붙여 고분자를 용액화 (예를 들면 물에) 할 수 있다. 물에 녹는 콘쥬게이트 고분자들은 공정상 더 친환경적 방법이며 생물학적 환경에서 사용할 수 있어 매력적이다. 게다가 이온그룹은 화학적 기질, 이온 혹은 DNA와 상호작용을 할 수 있어 바이오 그리고 화학센서로서 응용이 가능하다.
최근 가지화 콘쥬게이트 올리고머와 고분자들이 poly(3-hexylthiophene)과 같은 선상 콘쥬게이트 고분자들과는 달리 유기 용매에서 좋은 용해도와 등방성 광전자 특성으로 인해 관심을 일으키고 있다. 예를 들면 Advincula 와 Bauerle는 티오펜기반 덴드리머 합성을 발표하였다. Phosphonic acid-기능화 올리고티오펜 덴드리머들은 CdSe 나노입자의 안정화에 사용되었으며 cyanoacrylic acid-기능화된 올리고티오펜 덴드리머는 염료감응 태양전지의 금속이 없는 염료로서 사용되었다.
연구팀은 최근 hyperbranch 폴리티오펜의 합성을 원팟 반응으로 FeCl3로 산화 중합에 기초하여 발표하였다. 이 물질들은 홀-전도 특성을 보였으며 유기 태양전지에 시험되었다. 기능화에 관한 가지화 콘쥬게이트 구조들은 선상 물질과 비교하여 말단 그룹의 높은 밀도를 가지고 있다. 아주 최근 Bunz그룹은 iodine 그룹을 가진 hyperbranched poly(phenylene vinylene·phenylene ethynylene)고분자의 합성을 보고하였다. 저자들은 여러가지 기능성 그룹 즉, 아민, 포스핀, 페놀유도체, 카르복실 에스터, 혹은 불소화 그룹을 가진 쉬운 포스트 기능화를 조명하였다. 특히 carboxylic ester-functionalized hyperbranched poly (phenylene vinylene·phenylene ethynylene) 경우에 가수분해 후 물/메탄올 혼합물에 녹는 고분자를 얻었다. 이에 본 저자들은 음이온적 그리고 양이온적으로 기능화한 가지화 폴리티오펜을 butyllithium으로 티오펜 말단 그룹의 탈수소화에 의한 중합 후 방법을 사용하여 합성하였다. 합성방법은 이전에 보고한 바와 같이 개질 전 가지화 폴리티오펜을 사용하였다. 분자량과 polydispersity index (PDI)는 폴리스티렌 표준샘플을 사용한 크기 배제 크로마토그래피로 분석하여 1,650 g/mol과 1.74였다. 중합 수 기능화의 중요 단계는 이후 다른 친전자성과 반응할 친핵성 센터를 만드는 butyllithium을 P3T의 탈수소화이다.
이렇게 만들어진 콘쥬게이트 고분자전해질은 콘쥬게이트 고분자와 고분자전해질 양쪽 물질 그룹의 특성 즉, 전자적 이온적 전도 특성을 결합하였다. 이것은 감지, 염료-감응 태양전지, 혹은 광변색소자에 아주 흥미있는 새로운 물질이다. GTB

중국, 나노구조형태 기체센서로
국방 및 환경분야에 응용가능성
중국과학원 물리화학기술연구소 He-junhui연구원이 이끌고 있는 나노기능재료연구팀은 나노구조 산화구리를 사용하고 석영결정체 마이크로 평량(QCM, Quartz crystal microbalance)에 적용하여 새로운 기체센서를 개발하는 아이디어를 제공하였다.
이 연구팀은 국방화학연구소 Cheng-zhenxing 교수가 이끌고 있는 연구자와 새로운 기체센서의 기체민감성 성능을 연구하여 이 센서가 시안화수소산(Hydrocyanic acid)에 대해 아주 좋은 감응도(Sensitivities), 빠른 속도의 반응과 회복성(recovery), 거의 단일적인 선택성, 훌륭한 중복성 및 안정성과 넓은 선형 검사범위 등 특징을 가지고 있어 기체민감 성능은 기존에 보고된 시안화수소산 센서보다 뚜렷한 성능을 가지고 있다.
이 연구성과는 이미 중국발명특허 항목을 신청하였고 관련 연구논문은 Environmental Science and Technology 2011, 45, 6088-6094，Sensors and Actuators B 2011, 155, 692-698, Journal of Colloid and Interface Science 2011, 355, 15-22 에 발표되었고 비교적 큰 주목을 받고 있으며 요청에 의하여 Journal of Colloid and Interface Science에서 Feature article을 썼다.
이 연구성과는 기체진열센서(Gas Array Sensor), 무선 센서 네트워크, 간편한 검사측정 장치에 응용될 전망이며 또한 다른 기체센서의 연구와 개발에 유익한 참고를 제공하였다. 관련 연구내용은 중국과학원 지식혁신공정 중요방향성 항목과제의 지원을 받았다. GTB

고정도로 물의 정화가 가능
자트로파 종자 활성탄 개발
實踐環境硏究所(名古屋市 中村區, 사장 水野久)는 愛知工業大學과 공동으로 자트로파의 씨를 이용하여 균등한 세공이 뚫려있는 활성탄을 개발했다.
일반적인 활성탄의 공경(孔徑)이 약 1나노-약 5나노미터인데 대해 이 제품은 동 약 0.5나노-약 1나노미터의 작은 구멍으로 구멍의 크기가 균등하다는 것이 특징. 공기 중의 질소의 채취와 고정도한 물의 정화 등에 대한 활용을 전망한다.
이 제품은 우선 비식용 식물인 자트로파의 씨에서 기름 추출 장치로 바이오디젤연료(BDF)를 채취한다. 그 후, 처리장치로 탄화한 씨를 약 850-약 900℃의 온도로 일정 시간 유지하면서 작은 구멍을 형성한다.
개발한 활성탄은 미세한 물질을 흡수할 수 있어 일반적인 야자나무 활성탄으로는 곤란하다고 알려졌던 공기 중의 질소의 채취가 가능하다고 한다. 질소의 분리재로서 식품 등의 산화방지에 활용할 수 있다는 점에서 보급을 전망할 수 있다.
또 연구기관에 의한 실험에서 비소가 들어간 수용액에 이 활성탄을 넣고 교반한 결과, 비소 농도가 약 60% 감소했다. 수질정화의 향상으로 이어질 것으로 보고 정수장의 필터 재료 등에 대한 채용을 제안한다.
이 회사는 도금 오니나 식품찌꺼기 등을 탄화시키는 장치의 제조판매 사업이 주력. 현재, 활성탄의 샘플제품을 판매하고 있으며 9월 들어 본격적인 수주활동을 시작했다. 활성탄의 판매 사업을 확대하여 2014년 7월기 매상고를 2011년 7월 대비 약 4배인 3억 엔으로 높인다. 일간공업

積水化學工業, 물 처리막에 참여
하수·정수용 염화비닐제, 여과 용량 4배
積水化學工業은 물 처리막 사업에 참여한다. 0.01마이크로미터 정도의 미소한 오염물질을 제거할 수 있는 염화비닐제 막을 개발하여 하수나 정수, 공업 배수처리용으로 지난 8월부터 수주를 시작했다. 압력에 대한 강도가 높아 한꺼번에 처리할 수 있는 물의 양을 종래의 막보다 최대 4배까지 늘렸다. 염화비닐제 물 처리막을 시장에 투입하여 세계적으로 성장이 계속되고 있는 막의 수요를 수용한다.
개발한 막은 빨대 모양의 중공사(中空絲) 타입. 압력을 가하면서 오염된 물을 흘려보내 미세한 구멍으로 오염을 걸러내고 바깥쪽으로는 정화된 물을 밀어낸다.
타사의 중공사막의 안지름이 1밀리미터 이하인데 대해, 4밀리미터로 대구경화(大口徑化). 안지름이 넓기 때문에 안쪽에서의 막힘이 없어 오염이 심한 물을 처리할 수 있다. 보통, 대구경화하면 강도가 떨어져 고압에 견디지 못하게 되지만 염화비닐 중합법을 연구하여 강도를 높였다. 따라서 고압으로 물을 여과할 수 있게 되어 처리할 수 있는 물의 양을 4배로 높일 수 있었다. 0.5메가펄스까지의 압력에 대응할 수 있다.
처리 수량(水量)이 많고 공간을 절약할 수 있기 때문에 하수처리조의 바깥에 막처리 공정을 두는 조외형(槽外型) 분리활성오니법(MRB)에 적용할 수 있다. 처리조 안에 막을 설치하는 일반적인 침적형 MBR의 경우는 처리 시의 압력은 0.1메가펄스에 그친다. 또 침적형은 막에 모인 오물을 제거하는 세정을 할 때에 막을 끌어올려야 하므로 관리가 수고스럽다. 조외형으로 함으로써 막을 끌어올릴 필요가 없어진 외에 0.3메가펄스의 고압세정이 가능하여 처리능력을 쉽게 회복할 수 있다.
개발품은 2010년 10월부터 일본 내의 하수처리장에서 실증실험을 개시. 또한 일본의 화학공장에서도 2011년 1월부터 5개월 동안 실험을 통해 그 채용이 결정되는 등 실적을 쌓아가고 있다. 이러한 여과막은 폴리불화비닐리덴 제품을 다루는 旭化成이나 東レ가 대형 기업. 물 부족으로 물 처리시장이 확대되고 있는 해외뿐 아니라 일본에서도 막 처리를 채용하는 하수와 정수장이 늘고 있다. 일간공업

전자선 조사로 멸균
음료용 페트병용 장치 개발
日立造船은 충전 전의 음료용 페트병을 전자선 조사로 멸균하는 장치를 개발했다. 미국 벤처기업인 어드번스드 일렉트론 빔즈(AEB, 메사추세츠주)가 개발한 저출력형 전자선 발생기를 채용했다. 10월 중순부터 일본 국내에서 수주활동을 시작한다. 가격은 2억 엔을 상정. 2014년에 연간 5대의 판매를 목표한다.
개발한 장치는 2종류의 AEB제 전자선 발생기를 조합시켜서 페트병의 안쪽과 바깥쪽 양쪽에 저출력의 전자선을 조사하여 멸균하는 구조. 고출력형 전자선 멸균장치에서 문제가 되고 있는 페트 수지의 열화와 냄새 발생 등을 해결했다.
도입비는 약액에 의한 기존의 멸균장치에 비해 약 10% 싸다. 약액이나 물이 필요치 않아 운용비용도 연간 3900만 엔 이상 삭감할 수 있다. 앞으로 수요 증가를 전망할 수 있는 중국이나 아시아에 수출도 검토한다. 일간공업

내압식(耐壓式 ) 적외선 히터
헤레우스(東京都 千代田區)
방폭형 공업용 적외선 히터 「내압식 적외선 모듈」을 발매. 내압을 가해 외기의 유입을 차단하므로 인화성 기체 등을 다루는 현장 등에 적합하다. 냉각풍으로 전면 유리의 온도 상승을 200-300℃ 낮추었다. 고객의 사양에 따라 수주 생산한다. 사이즈가 가로 960밀리×깊이 215밀리×높이 140밀리미터의 경우 가격은 3000만 엔 정도. 리튬이온 2차전지의 소재와 광학 필름, 액정 디스플레이 관련 제품의 제조현장용 등으로 첫해 20대의 수주를 목표로 한다. 일간공업