수소 제조 저가화에 길
산화물 반도체계 광 전극
단일한 것으로 변환 효율 1.28%
産業技術總合硏究所의 佐山和弘 태양광 에너지 변환 케이블장 등의 연구팀은 물에 담구고 빛을 쏘이면 물을 분해하는 「광전극」에 대해서 단일한 산화물 반도체 광전극으로 최고의 변환효율 1.28%를 달성했다. 지금까지는 0.85%가 최고였다. 광전극의 물 분해에 의한 수소 제조법의 저가화로 이어질 가능성이 있다.
최고치를 달성한 재료는 바나딘산 비스마스. 계면활성제인 TritonX-100과, 산화제인 초산암모늄을 첨가하여 「자기연소법」이라는 방법을 이용하여 도포・소성했다.
제작한 전극을 전자현미경으로 관찰한 결과, 바나딘산 비스마스의 입경은 약 200나노미터였다. 계면활성제와 산화제를 첨가함으로써 첨가하지 않고 제작한 전극에 비해 입경이 작아지고 틈새 및 표면의 요철이 커졌다.
연구팀은 요철에 의해 반사율이 감소하여 빛을 흡수하기 쉬워졌다고 보고 있다. 또한 틈새가 커짐으로써 물과 산소의 출입이 잘 일어나게 되었다는 것도 성능 향상의 한 원인이라고 볼 수 있다고 한다. 연구팀은 바나딘산 비스마스와 산화텅스텐을 중합시킨 광전극에서는 변환효율 1.35%를 기록했다. 일간공업

Yin과 Yang의 엔트로피 : 불규칙이 규칙으로 바뀌는 때
역설적으로, Science의 새로운 논문은 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 엔트로피 효과를 통하여 나노 사이즈에서 유용하고 규칙적인 구조를 만들 수 있고 결과적으로 입자 구조를 확실히 예측할 수 있다는 것을 보여주었다.
University of Michigan의 연구진에 의하여 예측하지 못했던 엔트로피의 성과는 흔하지는 않지만 매우 유용하게 쓰일 것이라 기대한다. 디자인된 물질은 군사용 운송매체나 우주선 등에 이용될 수 있을 것이다.
연구원 중 한 명이자 물리학자이면서 화학공학 교수인 Sharon Glotzer는 다음과 같은 물질을 만들기 위한 접근은 탐색을 통하여 물질의 특성을 확인하고 특정 나노구조에 대한 청사진을 그려볼 수 있었다고 이야기 한다.
어떻게 나노구조로 만들 수 있을까? 이 그룹에 따르면, 엔트로피에 중요한 역할을 하게 되는데 나노입자는 특정 방향으로 배열하게끔 도와준다고 한다. 특정 조건에서 스스로 배열하는 나노입자들은 특정 농도에서 응집하는 것으로 잘 알려져 있다. 이러한 경향성은 도움이 되기도 하지면 때로는 방해가 되기도 한다. 이 그룹은 “설득”을 통하여 나노입자들을 원하는 모양과 구조로 이끌 수 있었다.
Glotzer는 자발적인 구조로 인하여 많은 양의 나노입자가 몰리는 것에 대한 해결책과 이들의 통계적으로 분석하려 하였다. 그녀는 “우리는 145 가지의 다른 형태에 대하여 연구하였고 이것은 우리에게 보다 많은 정보를 안겨주었다. 이와 같이 얻은 정보를 이용하여 우리는 얼마나 많은 구조를 단일 입자 구조에서 만들 수 있으며 입자들이 경향을 파악할 수 있었다.”고 설명한다.
Glotzer와 다른 연구원들이 설명에 따르면, 그들은 무질서의 입자를 높은 엔트로피와 함께 배열성을 찾을 수 있는 단계에 이르게 되었다고 한다. 만약 입자들이 충분한 공간을 갖고 있다면, 매우 높은 레벨의 불규칙 속에서 입자들은 무지서한 배열을 이루게 된다고 한다. 하지만 입자들이 매우 조밀하게 운집되어 있다면, 그들은 결정 구조와 같은 형태를 띄게 되지만 여전히 높은 엔트로피 배열을 갖게 된다.
시뮬레이션을 통하여, 이 그룹은 특정 형태의 나노입자는 각각의 엔트로피에 의하여 그들 스스로 결정구조의 배열을 갖는 가능성이 있다는 것을 보여주었다. Glotzer는 그들의 경험을 통하여 가능성 또한 측정 가능하다고 강조하고 있다. “모든 것은 조건에 달려있다. 규칙 배열은 많은 가능성이 많은 조건에서 가능해진다. 이것은 직관적인 것이 아니라 확실한 것이다.” ACB

그림. 각각의 엔트로피를 통하여 형태는 스스로 결정구조를 띄게 된다는 것이 University of Michigan 연구팀을 통하여 밝혀졌다.

奈良先端大
RNA 해석 툴 개발
생체 내의 제어기구 해명으로
奈良先端科學技術大學院 대학 정보과학연구과의 加藤有己 조교의 연구팀은 慶應義塾大學, 東京大學, 京都大學과 공동으로 DNA에서 단백질 정보를 꺼내는 RNA(리보핵산)의 구조를 해석하는 고속 웹툴을 개발했다. 이 툴을 사용하여 복잡한 RNA 전체의 구조와 RNA가 부분적으로 결합했을 때의 상호작용을 예측할 수 있다고 한다. 새로운 RNA 유전자의 생체 내 제어 기구 해명 등으로 이어질 수 있다. RNA의 기능을 해명하려면 구조해석이 불가결한데, 지금까지는 계산효율이 나빠 고성능 컴퓨터를 사용해도 시간이 걸리는 사례도 있었다.
加藤 조교 등은 RNA의 복잡한 구조를 분할하고 해석 결과를 중복시킴으로써 원래의 구조를 복원하는 「정수계획법(整數計劃法)」이라는 방법으로 풀어서 정도(精度)를 최대화한다는 원리를 융합시켜서 고속 계산을 실현했다. 종래의 계산법과 비교해도 구조 예측은 최대 1만 2000배, 상호작용 예측은 동 4만 배의 고속화를 실현했다.
개발한 툴을 실장한 웹서버도 준비하여 상용 목적 이외라면 자유롭게 이용할 수 있도록 했다. 생명과학 이외에 의학이나 약학에서의 연구 활용도 촉진한다. 일간공업

탄화규소 결정의 결함 구조
「나선 전위」 해명
JFCC
파인세라믹스센터(JFCC)는 탄화규소(SiC)결정에서 결정면이 상하로 어긋난 「나선 전위」라고 하는 결함의 구조를 해명했다. 실리콘 등 다른 재료와 마찬가지로 결정의 어긋남이 이어지는 방향과 그것에 수직되는 방향에도 결정의 어긋남이 있다는 것을 증명했다. 구조 해명은 SiC 결정의 품질향상으로 이어진다.
나선 전위는 결정면이 상하로 어긋나서 1 회전시키면 나선 계단처럼 보이는 결함. JFCC는 투과형 전자현미경으로 나선 전위를 해석, 결정이 어긋난 주위에 나타나는 줄무늬 모양의 줄의 수를 조사했다.
줄의 수에서 벡톨을 이용한 계산식으로 결정이 어긋난 방향과 크기를 산출하여 수직 방향에도 결정의 어긋남이 있다는 것을 확인했다. SiC 결정에서의 수직 방향 결정의 어긋남은 존재가 시사되어 왔으나 증명이 되지 못했었다. 일간공업

디젤 오염 촉매로 사용가능한 플래티늄 대체의 물라이트와 같은 혼합 산화물
연료효율적인 측면에서 가솔린 엔진보다 낫지만 디젤 엔진은 NOx 오염물질과 재를 뿜어낸다. “선택적 촉매환원”에 의해 NOx는 암모니아와 함께 N2와 물의 반응에서 의해 생성되거나 NOx에서 N2로의 흡수와 환원에 의해 생성된다. 후에 “지속적 재생산가능 트랩”을 통하여 재를 산화시키는 데 NOx가 사용된다. 이와 같은 모든 반응의 가장 중요한 단계는 NO에서 NO2로의 산화반응이다.
그러나 현재 NO에서 NO2로의 반응 촉매로 사용하는 플래티늄은 비싸다. Science의 새로운 논문에서 망간을 기반으로 한 혼합 산화물을 통하여 플래티늄과 같은 촉매작용을 얻고 오히려 더 나은 결과를 보였다고 한다. 이 연구는 California의 Redwood City이 Nanostellar 사에서 시작되었다. University of Texas의 재료공학부 조경재 교수는 회사의 공동창업자이자 논문 공동저자이다.
이 연구팀은 (Sm, Gd)Mn2O5 조성에 대하여 연구하였다. 그들은 망간-물라이트라 부르고 세륨과 스트론튬을 도핑하였다. 전화인터뷰에서 조 교수는 비록 그들이 연구한 조성이 알루미늄실리케이트 물라이트와 같이 친숙하지 않지만, 원자 구조는 같다고 전하고 있다.
“우리는 미네랄 원자구조에 적합한 구조의 조성을 찾고 있었으며 산소 결합이 너무 강하면 좋지 않고, 너무 약해도 적합하지 않았다. 물라이트 구조는 촉매 반응에 적합한 구조를 갖고 있다. 망간은 전자를 주고 받을 수 있다. 그러나 알루미늄이나 실리콘은 그렇지 않다.”
2가 양이온을 갖는 3Al2O3・2SiO2와 같이 망간-물라이트는 망간산화물 기반에 사마륨이나 가돌륨을 갖는 혼합물이다.
이 물질은 공동침강반응(coprecipitiation)을 통하여 합성되고 이와 같은 방법은 혼합상 물질 구조에서 조성 조절이 유리하고 특히 원자구조에서의 도핑이 쉽다. 위 방법을 통한 결과물은 Mn7CeSmSeO14.83으로 연구팀은 “MnCe-7:1”이라 명명하였다. 하소 후에 샘플은 820℃에서 10시간 동안 10% 증기 하에서 열처리하였다. “우리는 적어도 이 물질이 10년이나 100,000마일 후에도 기능이 유효할 것이라 예상하고 우리는 에이징 컨디션하에서 테스트를 하였다.”
X선 회절분석을 통하여 MnCe-7:1이 66 wt% Sm(Ce,Sr)Mn2O5, 8 wt% Mn3O4 스피넬, 26 wt% CeO2 혼합물이 존재하는 50 나노미터 정도의 입자 사이즈를 갖는 것을 알 수 있었다. 또한 CeO2와 물라이트 입자 사이에 비정질 상이 존재하였다.
이 연구팀은 MnCe-7:1를 포함한 몇몇 산화물의 NO 전환 효과에 대하여 테스트하였고 이들은 플래티늄과 비교하여 50~350℃의 온도대에서 시행되었다. 산화물을 모든 온도에서 플래티늄보다 뛰어난 역할을 하였고 최대 45%의 NO 전환효과를 보였다.
특별히 MnCe-7:1은 120 ℃정도의 낮은 온도에서도 활발한 촉매작용을 하였다. 이는 매우 중요한 점으로 대부분 오염물질은 촉매전환기에 저온으로 상태인 시동 건 후 5분 안에 공기 중으로 배출된다. 다른 원자 구조는 연구중이다. 조 교수는 “우리는 현재 페로브스카이트 구조에 대해 연구중으로 이들은 물라이트와 비슷하다.”고 설명한다. 대학출간물에 따르면 Nanostellar는 Noxicat이라는 이름으로 산화촉매를 상업화할 예정에 있다. ACB

그림. 디젤 방출물 NOx의 촉매 전환을 위한 망간-물라이트는 스텝 구조를 갖고 있다. 빨강색은 산소, 보라색은 망간, 연두색은 사마륨을 의미한다.

탄소섬유, 자동차에 전개
經産省, 용도 개발 추진
經濟産業省은 열가소성수지를 이용한 차세대 탄소섬유 복합재료의 용도개발에 나선다. 열경화성의 종래 제품과 달리 가공 시간의 대폭 단축과 재료의 재이용이 가능하여 항공기뿐 아니라 대량 생산되는 자동차 분야로의 전개를 기대할 수 있다. 내년 봄 가동할 전문 연구개발 거점도 활용하여 민관(民官)을 합하여 유망 소재의 사업화에 주력한다. 2013년도 예산의 기산요구의 그린부 소재 연구개발의 틀(수십억 엔)에 넣을 방침이다.
2012년도까지의 연구개발 프로젝트로 신재료의 기본기술은 거의 확립했다. 이것을 이어받아 자동차나 복지기기, 항공기 등 용도별 재료개발과 설계・가공기술, 평가방법의 정비를 대상으로 자동차나 소재, 제조장치 메이커 등에 의한 컨소시엄(기업연합)에 대해 조성할 계획이다.
새로운 탄소섬유 복합재료는 열가소성 수지를 이용하여 프레스 성형 시간이 1분 정도면 끝난다. 미국 보잉의 중형 여객기 등에 채용되어 있는 현행 탄소섬유는 열경화성으로 가공에 몇 시간이 필요하다고 한다. 따라서 종래품은 양산에 적합하지 않아 자동차 등 대량생산품에 대한 전개가 어려웠다. 또 탄소섬유 복합재료의 재활용 기술도 확립하여 새 재료의 90%의 강도를 실현. 부재의 반복 이용이 가능해져 탑재품의 라이프 사이클 전체에서 이산화탄소(CO2) 배출 억제 등의 환경부하 경감으로 이어질 수 있다.
지금까지의 탄소섬유 복합재료 개발은 소재 메이커 중심으로 개별적은 용도 개발은 진행되지 않았다. 따라서 2013년 4월에 자동차나 항공기 메이커도 참가한 연구 개발 거점 「내셔널 컴포짓 센터」를 名古屋大學 내에 신설. 서플라이 체인의 연대를 탐색하여 최종 제품에 대한 조기 탑재를 지향한다.
탄소섬유는 철과 비교하여 가볍고, 강도, 탄성이 우수한 유망 소재. 2020년까지의 세계 수요는 연 평균 10% 이내 성장할 것이고, 일반 산업용도의 신장률은 2011년 대비 4배로 확대할 것이라는 시산이 있다. 용도별로는 풍차와 자동차, 압력용기가 수요 확대를 견인할 전망.
탄소섬유의 세계 점유율은 현재 東レ 등 일본 메이커가 50%를 차지하는데, 최종 수요가인 완성품 메이커는 구미와 중국세가 대부분이다. 유망 소재의 수요확대에 따라 일본 국내에서의 설비투자와 고용확대로 이어질 수 있기 위해서는 자동차용 등의 용도개발이 급선무가 되고 있다. 일간공업

탄소섬유에 미생물 부착의 원인
마이너스 전하량이 적어서 서로 끌어당긴다.
名古屋大學 대학원 공학연구과의 堀克敏 교수 등은 탄소섬유가 다른 합성섬유에 비해 미생물이 잘 부탁하기 쉬운 원인을 해명했다. 탄소섬유는 아크릴 섬유나 폴리아미드 섬유, 폴리에틸렌 섬유에 비해 물속에서의 마이너스 전하량이 적어서 탄소섬유와 미생물이 서로 끌어당기는 힘이 강하기 때문에 미생물이 잘 부착된다는 것을 밝혀냈다.
물 정화 장치의 일부에서는 섬유에 미생물을 부착시켜서 물을 정화하는 구조를 채용하고 있다. 이번에 해명한 성질을 탄소섬유 이외의 재료를 사용한 설계에 응용하면 저가의 물 정화용 섬유 개발로 이어질 것으로 기대할 수 있을 것이다.
堀 교수 등은 탄소섬유가 아크릴 섬유나 폴리아미드 섬유, 폴리에틸렌 섬유에 비해 미생물의 부착 속도가 1.5-10배 빠르다는 것을 확인했다. 대장균의 부착 속도는 폴리아미드 섬유의 5배인 매초 1.0×10의 마이너스 9승 미터였다. 탄소섬유는 마이너스 전하량이 적지만 아크릴 섬유 등 합성섬유는 마이너스 전하량이 많다. 따라서 합성섬유의 경우는 미생물이 부착에 큰 에너지가 필요하여 시간이 걸린다고 한다. 일간공업

유연하고 튼튼한 새로운 에어로젤을 통하여 초절연 기기의 문을 열다
NASA의 과학자는 기관에서 에어로젤(aerogel)에 대한 관심이 많고 이를 이용하여 초절연 특성의 옷과 신발, 높은 정전용량과 고효율의 냉장고, 건축자재 등을 얻을 수 있을 것이라 예상하고 있다고 한다. 이와 같은 보고는 American Chemistry Society의 한 회의에서 Mary Ann B. Meador에 의해 이루어졌다.
Meador는 Cleveland의 NASA Glenn Research Center에서 에어로젤에 대하여 연구하고 있다. 기존의 실리카 에어로젤은 쉽게 깨지지만, 이것은 또한 질량에 비하여 높은 압축강도에 의하여 매우 튼튼하다. 게다가 Meador는 새로운 에어로젤은 실리카 물질에 비하여 500배 이상 강하고, 이 물질의 한 덩어리는 자동차 한 대의 무게도 지지할 수 있다고 보고한다.
ACS의 새로운 발간물에 따르면 NASA 그룹은 현재 두 가지 타입의 새로운 에어로젤을 개발하였다고 한다.
한 가지 물질은 기존 실리카 에어로젤의 내부 구조를 변형시켜 얻을 수 있다고 한다. 이 그룹은 폴리머를 이용하여 에어로젤의 구조를 확장시켜 실리카 네트워크를 형성하는 방법을 이용하였다. 다른 물질은 폴리아미드로부터 에어로젤을 만드는 것인데 놀랍게도 튼튼하고 열에 강하고 플라스틱과 같은 물질을 얻을 수 있었고 첨가물을 통하여 강도를 더욱 향상시킬 수 있었다.
게다가, 쉽게 깨지는 것과 형태 형성, 적절한 공정법을 찾는 것은 에어로졸 제작자들의 골치를 아프게 했던 것들이었다. 이를 해결하기 위하여 저비용의 제작이 쉬운 에어로젤을 찾아야만 했다. Meador는 새로운 에어로젤은 얇은 형태로 만들 수 있으며, 이러한 얇은 에어로젤은 유연하여 상업적으로도 많은 이용이 될 수 있으리라 기대하고 있다.
NASA의 주된 관심은 우주이고 Meador는 새로운 에어로젤이 우주복의 절연성을 높이고 인공위성의 재돌입 시 열적 장애물을 해결할 수 있을 것이라 이야기한다.
국제우주정거장과 화성 탐사에서 우주에 두껍고 딱딱한 우주선 열 보호막을 버리기 보다는 에어로젤 보관함과 두었다가 필요시 다시 사용할 수 있게 하는 방법을 Meador는 제안하고 있다.
최근 NASA는 Inflatable Reentry Vehicle Experiment(IRVE-3) 테스트 중 하나로 10피트 반지름의 보호막을 22인치 반지름의 통에 접어넣는 기술에 대하여 연구 중이다. 위 테스트는 2012년 7월 21일 성공하였으며 7600mph에서 배치할 수 있었다. 비록 테스트에 대한 보고에서 새로운 에어로젤에 대한 언급은 없지만, Meador는 Bulletin에서 보호막의 표면층은 pyrogel로 구성되었다고 전한다. 그녀는 새로운 폴리아미드 에어로젤은 pyrol에 우수한 대체물로, 새로운 물질은 우주선 발사준비 단계에서의 핸들링과 접는 단계에서 먼지에 의해 야기되는 문제를 줄일 수 있다고 설명하고 있다.
새로운 에어로젤은 다른 분야에서도 이용될 수 있다. 아웃도어 마니아에게는 열렬한 지지를 받을 수 있을 것이다. Meador는 예를 들면 새로운 타입의 텐트나 침낭으로도 이용가능하다고 제안한다. 건축지지대에 에어로젤이 이용가능하며, Thermoblok, Aspen과 Cabot과 같은 회사는 시장에 제품을 내놓으려 하고 있다. ACB

그림. 새로이 개발된 유연한 에어로젤은 기존의 물질보다 500배 이상 강하고, 의류에서부터 건축물까지 모든 분야에 이용가능하다.

파워 반도체 SiC 웨이퍼
昭和電工이 생산 증강
埼玉・秩父에서 월 1500장
昭和電工은 秩父사업소(埼玉縣 秩父市)에서 파워 반도체에 사용하는 탄화규소(SiC)에피탁셜 웨이퍼(직경 4인치 = 약 100밀리미터)의 생산능력을 종래 대비 2.5배인 월 1500장으로 증강했다. 전력 절약의 효과가 있는 파워 반도체는 세계적인 에너지 절약화의 흐름을 이어받아 수요가 확대되고 있고 전기자동차(EV)등에도 채용이 전망된다. 2015년도까지 지름 6인치(약 150밀리미터)의 양산도 개시하여 수요 증가를 노린다.
秩父사업소에 3기째가 되는 SiC에피탁셜 웨이퍼의 생산설비를 신설했다. 투자액은 비공개. 새 설비는 지름 6인치의 생산에도 대응할 수 있다.
SiC파워 반도체는 현재 주류인 실리콘(Si)반도체에 비해 고전압 대전류와 고온에 대한 내성이 우수하므로 EV등의 전력제어 관련 부품군을 경량・소형화할 수 있다. 모터의 회전제어에 사용하는 인버터용으로 수요 증가를 전망할 수 있으며 에어컨 등 가전이나 데이터 센터의 전원으로 실용화되고 있다. 일간공업

고순도의 단일벽 탄소나노튜브 성장법
서던캘리포니아대학(University of Southern California)과 미국표준기술연구소(National Institute of Standards and Technology)의 공동 연구진은 최근 고순도 단일벽 탄소 나노튜브를 수직 성장시키는 새로운 방법을 발표했다. 연구팀은 클로닝(cloning)같은 유전자 공학에 사용되는 방법을 그림과 같이 나노튜브 성장에 적용하는데 성공했다. 만약 이러한 나노 구조체를 일정한 크기 이상으로 성장시킨다면 나노소자 분야에 중대한 문제점을 해결하는 새로운 접근법이 될 수 있다. 잘 배열된 특정한 탄소 나노튜브를 성장시키는 것은 나노 전자 산업에서 매우 중요한 부분을 차지한다.
단일벽 탄소 나노튜브는 탄소원자가 실린더 모양을 이루고 있으며, 실린더는 육각형 빈 공간 구조 패턴을 이루고 있다. 지름은 나노미터 수준에 그친다. 나노튜브의 매력적인 부분은 육각형의 배열체가 이루는 완전한 실린더 모양에서부터 링 구조까지 다양한 구조체의 형성이 가능하다는 것이다. 이러한 것은 이러한 물질의 키랄성에 기반을 둔다. 더욱 흥미로운 부분은 키랄(chirality, 분자비대칭성)은 탄소 나노튜브의 전기적 특성을 결정짓는 임계점과 같은 역할을 한다. 또한 그 구조에 따라서 일부는 전기 전도체가 되며, 나머지는 반도체가 되는 독특한 특성을 가지고 있다.
“전자 산업의 전문가들은 단일벽 탄소 나노튜브가 오늘날 CMOS 기술을 넘어서 반도체 소자 부분에서 차세대를 이끌어갈 나노전자의 유망한 소재라고 믿고 있다”고 NIST의 재료과학자인 Ming Zheng 박사는 언급했다. “특별한 응용분야를 제외하고는, 구조는 매우 중요한 부분을 차치한다. 기초가 되는 문제는 어떠한 방법으로 단일벽 탄소 나노튜브의 구조를 결정하는가에 달려있다”고 그는 설명하고 있다.
문제는 초기 성장에 금속성 촉매를 사용하여 단일벽 탄소 나노튜브를 성장시키는 방법에 있다. 이러한 성장 기술을 적용하면 구조체 내에 여러 다양한 키랄성이 존재하게 되고 또한 다양한 방향의 성장이 일어나 전체 구조에서 구조적인 방향성의 혼재가 발생된다는 문제가 생긴다. 지금까지 많은 과학자들이 나노튜브를 일정한 방향으로 성장시키고 그 순도를 높이기 위한 여러 전략적인 방법을 개발하는데 집중했다. 또한 촉매를 제거하는 새로운 방법을 모색하고자 노력해왔다.
서던캘리포니아대학 Chongwu Zhou 교수가 이끄는 연구팀은 지금까지 다른 새로운 접근법을 시도했다. NIST 연구진은 하나의 특별한 나노튜브를 연속된 키랄로 묶는 새로운 기술을 개발했다. 연구진은 특정한 DNA 분자 기법을 적용한 새로운 해결책을 통해서 특정한 방향으로 꼬인 형태의 나노튜브를 추출하는데 성공했다. DNA 기술은 매우 선택적이어서 나노튜브의 작은 조각에서는 매우 효과적이었다.
“새로운 접근법은 이러한 기술적 기초를 제공한다”고 Zheng 박사는 말했다. “우리는 동일 종류의 더 큰 구조체를 만드는데 짧고 순수한 나노튜브를 사용하고 있다. 이는 마치 DNA에서부터 유기체를 만드는 클로닝(cloning)과 같아서 우리는 이번 기술을 ‘클로닝(cloning)’이라고 부른다. 이번 경우에는 순수한 나노튜브를 시드(seed)로 사용했다”고 박사는 설명하고 있다.
동일한 키랄의 나노튜브의 작은 분절체는 DNA 기술을 사용해 추출된다. 이러한 분절체는 USC 에 있는 고온 반응성 챔버에 메탄 가스와 함께 넣은 다음 더 작은 탄소 분자들과 충돌시킨다. 결국 나노튜브의 끝 부분에 탄소 분자들이 연결되면서 키랄성은 그대로 유지되면서 구조체가 성장해간다. “이는 고층 건물을 짓는 작업과 비슷하다”고 Zheng 박사는 설명했다.
“실험에서 가장 중요한 부분은 화학적인 관점이다. 이 연구를 통해서 촉매 없이 나노튜브를 성장시키는 것이 가능해지게 되었으며 또한 그 구조까지 결정할 수 있게 되었다.”고 Zheng 박사는 말했다. “시드를 이용하여 단일벽 탄소 나노튜브를 성장시키고 그 구조체를 원하는 데로 결정하는 것은 지금까지와는 다른 새로운 접근법이며, 향후 나노전자 산업 분야에 큰 활력을 불어넣을 수 있을 것으로 기대한다”고 그는 밝혔다. GTB

그림. 클로닝 나노튜브: 컴퓨터 모델은 노란색으로 보이는 밑부분의 시드에서 긴 키랄성의 탄소 나노튜브가 성장되는 과정을 보여주고 있다.

전극 재료에 마그네슘
에이알브이가 연료전지
장수명화 방재 관련용 제안
에이알브이(愛知縣 新城市, 하장 夏目伸一)은 아크모홀딩스(埼玉縣 川口市)와 공동으로 마그네슘을 전극 재료로 이용한 연료전지를 개발했다. 세퍼레이터로 이용할 탄소재료를 개량. 전지를 사용할 수 있는 시간은 300-600시간으로 장수명화를 실현했다. 손전등이나 비상용 전원과 같은 방재 관련용의 보급을 목표로 한다.
개발한 연료전지는 마이너스극에 마그네슘, 플러스극에 구리 또는 스테인리스를 채용. 두 극을 격리하는 세퍼레이터에 탄소 재료를 사용하고, 전해액으로 물을 이용한다. 탄소재료가 마이너스극의 마그네슘 이온과 전해액 속의 산소를 택하여 플러스극으로 흘려보냄으로써 전원이 되는 구조이다.
마이너스극의 마그네슘은 산화하므로 카본 재료에서 산화물을 제거하는 구조를 구축하여 장수명화할 수 있었다. 이러한 연료전지는 대학 등 연구기관이 1-2시간 정도 사용할 수 있는 것을 개발한 케이스가 있기는 하지만 긴 수명의 전지는 실용화되지 않았다고 한다.
우선 용량 50-1500밀리암페어 시의 전지와 출력 10와트 정도의 소형 조명기구를 세트로 하여 판매한다. 가격은 300엔 정도부터. 방재 용품이나 레이저용품으로 가격을 낮추어 일본 이외에 아시아와 아프리카에도 투입할 방침.
에이알브이는 대용량 전지를 이용한 500와트-5킬로와트의 전원 유닛을 제조. 9월 하순에 공장과 사업소의 백업 전원으로 판매한다. 일간공업

「산소이온전지」실현으로
새로운 전극 재료 개발
리튬이온을 치환
저가와 높은 안전성에 기대
東京大學 대학원 공학계 연구과의 水野哲孝 교수 등 연구팀은 현행의 리튬이온전지(LiB)의 리튬이온을 산소이온으로 치환하여 충방전할 수 있는 전극재료를 발견했다. 용량은 리튬이온 전지와 비교하여 떨어지지만 레아메탈인 리튬이나 인화성이 있는 유기용매를 사용하지 않기 때문에 싼값에 안전성 높은 새로운 2차전지를 기대할 수 있다고 한다.
LiB에서는 리튬이온이 유기용매인 전해액을 매개로 하여 플러스극과 마이너스 극 사이를 왕래함으로써 충방전하는 시스템. 이번에 이 리튬이온 대신에 산소이온이 두 극을 왕래하는 「산소이온전지」를 실현할 수 있는 전극재료를 개발했다.
전극의 조성원소는 칼슘과 란탄, 철과 산소. 산소의 함유량이 많을 때는 플러스극으로서 움직이고, 적을 때는 마이너스 극으로 움직인다. 전해액은 수산화나트륨 수용액을 이용했다. 플러스극으로서의 용량은 1그램 당 30밀리암페어 시, 마이너스 극으로서의 용량은 동 15밀리암페어 시. 각각 1회 충방전을 반복해도 열화하는 일 없이 안정적이었다. 이번에는 전극으로서의 성능만 조사하였고 전지는 시작하지 않았다.
용량은 LiB와 비교하여 20% 이하의 낮은 수준이지만 리튬을 산소로 치환하였기 때문에 재료 원가를 낮출 수 있을 가능성이 있다. 또 전해액에는 인화성이 없는 수용액을 사용하므로 안전성이나 안정성의 면에서의 메리트도 기대할 수 있다고 한다.
수용액을 사용하므로 높은 에너지 밀도가 요구되는 휴대단말용에는 적합지 않다. 전력저장 등 정치형 용도를 상정하고 있다. 앞으로는 란탄을 다른 원소로 치환하거나 산화물의 입자를 만드는 방법을 개량하거나 하여 성능을 향상한다.
산소이온을 넣었다 뺐다 할 수 있는 산화물은 이전부터 알려져 있었지만 전해액과 반응하여 변질되어 버려 2차 전지로서는 이용할 수 없었다. 일간공업

초전도성 나노복합체 밴드
고 전류 초전도성 테이프는 파워시스템과 고성능 자석과 같은 응용분야에서 고온 초전도체의 활용성을 넓히는 중요한 수단으로 떠오르고 있다. 이러한 전도체는 이미 상업적으로도 이용이 가능한 수준에 있으며, 유연한 금속 기판 위에서 다중층의 산화물 구조로 이루어져 있다. 이러한 초전도성 테이프는 구리 전도체를 대체할 것으로 기대되고 있다. 그러나 여전히 그 성능 및 제조 비용 면에서 개선되어야 할 여지가 많이 남아있다. 최근에 이와 관련한 주목할만한 연구결과가 발표되었다. 스페인 초전도체 기술연구소인 ICMAB-CSIC(Institut de Ciencia de Materials de Barcelon)의 Mariona Coll 박사 연구팀은 산화물 나노입자를 초전도체 매트릭스와 결합하여 우수한 초전도성 필름을 만드는데 성공했다.
스페인, 프랑스, 벨기에, 이스라엘, 미국 출신의 연구원들로 구성된 연구진은 초전도성 매트릭스 내에 나노영역에서 원자 수준의 응력이 발생하며 이러한 응력이 초전도성과 관련이 있다는 것을 올해 초 저널 Nature Materials를 통해 발표했었다. 이러한 성과에도 불구하고 초전도성 나노복합체 물질과 관련된 연구는 아직 초기 단계이며 또한 가격적인 측면과 비교적 긴 길이의 초전도성 테이프를 만드는 것은 여전히 풀어나가야 할 과제로 남아있다.
연구진은 특별히 삼중층 나노입자로 만들어진 Ba2Cu3O7 나노복합체 박막 연구를 통해 저비용의 초전도성 테이프를 만들고자 했다. 연구진은 특별히 화학용액증착법 기술을 이용했다. 연구결과는 Superconductor Science and Technology에 발표되었다. 연구진은 나노입자의 방향성, 초전도체 경계면, 매트릭스 내에 생성된 응력 분포 등을 포함하여 물질의 세부적인 상태를 관찰했다. 스캔 터널링 전자현미경, 최첨단 X선 회절 분석 등의 장비를 활용했다. 이를 기반으로 샘플의 구조 및 조성과 초전도성 특성의 상호 연관성을 파악했다.
나노복합체는 나노입자가 초전도체 매트릭스에 무작위적인 방향으로 흩어져 있다. 이러한 것은 Cu-O가 내부적으로 무작위적으로 성장되었기 때문이며, 이는 결국 초전도체의 부분적인 나노응력 발생 지역이 생기게 만든다. 이는 결국 초전도체의 특성을 향상시키는 원인이 되고 있다.
이 연구결과는 화학용액증착법을 이용한 초전도성 나노복합체 필름을 만드는 새로운 방법을 보여주고 있다. 기존의 진공 증착법과 비교했을 때 제조비용이 저렴하다는 장점이 있고, 나노크기의 산화물이 이차상으로 존재한다는 것이 차이가 있다. 이 연구결과는 고자기장 및 고온에서 사용될 고전류 전도체를 만드는 새로운 계기가 될 것으로 기대된다. 이 연구결과는 Superconductor Science and Technology에 “Solution-derived YBa2Cu3O7 nanocomposite films with a Ba2YTaO6 secondary phase for improved superconducting properties”라는 제목으로 게재됐다. GTB
그림. YBa2Cu3O7 나노복합체 필름에 Ba2YTaO6 이차상이 형성되어 초전도성이 향상되는 것을 보여주고 있다.

다이아몬드 반도체
불순물 특정 위치에서 결정
東工大 産總硏 접합형 FET를 동작
東京工業大學 대학원 이공학 연구과의 波多野睦子 교수와 産業技術總合硏究所 에너지 기술 연구부문의 山崎聰 주간연구원 등은 다이아몬드 반도체를 이용한 접합형 전계 효과 트렌지스터(FET)를 개발, 세계에서 최초로 동작시키는데 성공했다. 고농도의 인 불순물을 첨가한 n형 다이아몬드 반도체를 특정한 위치를 선택하여 결정 성장시켜서 실현했다. 이로써 에너지 절약・저손실의 파워 트랜지스터의 개발에 길을 열게 된다. 2020년까지 실용화할 계획이다.
연구에서는 종래의 마이크로파를 사용하여 박막을 형성하는 기술과, 고농도의 인 불순물을 첨가한 n형 다이아몬드 반도체를 특정한 위치를 선택하여 결정 성장시키는 독자 기술을 조합시켰다. 이로써 n형, p형, n형을 가로 방향으로 접합한 사방 1센티미터의 FET를 개발했다. 이 칩의 전원을 껐을 때의 누전 전류는 몇 펨트암페어로 적으며 전원을 넣었을 때는 1마이크로암페어 정도로 동작된다는 것을 확인했다.
다이아몬드 반도체는 열전효율과 절연내압이 동시에 최고인 특성을 갖는데, 종래의 반도체 제조 방법인 불순물을 첨가하여 결정 성장시키기가 어려웠다. 또 가로형 pn접합을 만들기도 곤란했다. 일간공업

터치패널용 시트
광촉매 항균도료 채용
末吉 네임플레이트 製作所(川崎市 多摩區, 사장 沼上昌範)는 터치패널용 항균 시트를 제품화했다. 富士通의 개방특허를 기초로 개발한 광촉매 항균 도료 「SNP-α」를 필름에 도포.
八千代銀行의 新百合ヶ丘지점 등 川崎 시내 4개 지점의 현금자동인출기(ATM)에 붙일 무상 샘플을 제공, 판매 확대를 위해 시행(試行)을 시작했다. 가격은 240밀리×310밀리미터에 2000-3000엔을 예정. 관공서나 병원, 금융 기관을 대상으로 연간 수만 장의 판매를 전망한다.
「SNP-α」은 富士通과 東京大學이 공동 개발한 광촉매 재료 「티탄아파타이트」를 기술도입한 광촉매 항균 도료. 균이나 바이러스를 효과적으로 포착, 불활성화시켜고 그 사해(死骸)를 물과 이산화탄소로 분해하는 이외에 수지 기재를 영화시키지 않는 등의 특징이 있다. 대기업이 가진 지적재산을 川崎 시내의 중소기업이 활용하여 고부가가치 제품의 개발을 위한 川崎시의 「지적재산 교류회」의 성과 가운데 하나.
신제품은 두께 180마이크로미터의 필름 윗면에 SNP-α를, 아랫면에 접착제를 도포했다. 이번에는 ATM에 붙이기 위해 화면의 문자 등을 확인할 수 있는 시인성(視認性), 투과성과 도료가 벗겨지지 않을 두께, 접착제의 풀이 남지 않을 강도, 항균도의 정도 등의 테스트하여 완성시켰다.
神奈川縣 산업기술센터의 항균검사에서는 1밀리와트에서 4시간 후, 대장균의 검출이 제로였다. 또 어둠 속에서 24시간이 경과한 후에도 같은 결과였다.
八千代은행은 인플루엔자의 확산과 병원성 대장균 O157에 의한 식중독의 발생을 배경으로 항균지향이 높아지는 가운데 이용객에게 안심하고 사용할 수 있도록 시도했다. 앞으로는 이용객의 반응을 보면서 부착의 확대를 검토해 나간다. 일간공업

카본 코일
전자파 흡수 성능 향상
JFCC 페라이트 부착
파인세라믹스센터(JFCC) 나노구조 연구소 미구조・계면해석 그룹의 幾原裕美 주임연구원 등은 카본 코일의 전자파 흡수 성능을 높일 수 있는 기술을 개발했다. 직경 10마이크로미터의 카본 코일 표면에 자성체인 페라이트를 부착시키는 기술을 확립하여 전자파 흡수 성능을 카본 코일의 약 2배로 끌어올렸다.
카본코일과 니켈이나 철 등의 금속염화물을 알칼리 용액 속에서 혼합하고, 100℃ 이상에서 열처리한다. 그 결과, 페라이트가 카본 코일 표면을 감싸듯이 막 상태로 부착한다.
보통 페라이트는 600℃에서 소성하는데, 이번에는 100℃에서 소성할 수 있도록 소성 조건을 개량했다. 온도를 낮추어 카본 코일의 열화를 막았다.
페라이트가 부착되지 않은 카본 코일에 비해 주파수 40기가 - 110기가헤르츠 전파의 흡수 성능이 종래의 5데시벨에서 10데시벨로 개선할 수 있었다. 앞으로는 페라이트의 두께 등을 바꾸어 흡수성능의 향상을 꾀한다. 일간공업

소재의 혁신을 불러일으킬 티타니아 나노튜브
7년 전 미국 노스웨스턴 대학의 물리학 교수인 Latika Menon의 첫 번째 대학원생은 “세상을 변화시키기를 원한다”고 말했다. Menon 교수는 나노기공 알루미늄 산화물 분야에 최고의 전문가이다. Menon 교수는 이제 티타늄 산화물을 가지고 알루미늄 산화물과 유사한 시스템을 만들 수 있는 새로운 방법을 개발했다. 티타늄 산화물인 티타니아는 연료전지 및 태양 전지 패널의 개발에 활용될 수 있다. 티타니아는 자외선을 흡수하면 공기 중의 산소나 물속에서 강한 산화력을 가지는 활성 산소를 만들어낸다. 이로 인하여 오염 방지 작용, 공기 정화 작용, 항균 작용, 그리고 요즘 각광 받고 있는 환경 친화적인 광촉매의 작용도 하게 된다.
“알루미늄은 절연체에 더 가깝다”며 “태양전지를 위해서는 반도체가 필요한데 티타니아는 반도체”라고 Menon 박사는 설명했다. 간단한 전기화학적인 방법으로 Menon 교수의 연구팀은 잘 배열되고 속이 빈 티타니아 나노튜브로 만들어진 소재를 개발했다. 실린더 모양의 수많은 튜브가 클러스터를 이루고 있으며 각각의 튜브는 평행하게 배열된다.
염소가 포함된 소금 용액에 전압을 가하면 표면이 산화된 티타늄 포일 조각들이 생성된다. 티타니아는 매우 잘 정렬된 구조로 변한다. 자가 배열 공정을 거치기 때문에 배열에 관해서는 염려할 필요가 없다고 Menon 교수는 말했다. 이 방법은 간단하면서 공정비용이 저렴하다. 가장 중요한 것은 아마도 친환경적이라는 것이다. Menon 교수팀의 이번 연구 성과는 전 세계적으로 도전 받고 있는 건강과 안전 문제에 대한 해결책을 제시하는 새로운 수단이 될 수 있다.
Menon 교수와 그의 연구팀은 초기에는 에너지 대체재로 활용될 수 있는 물질을 설계하고자 했다. 그러나 연구팀은 티타니아가 다른 응용분야에 활용될 수 있다는 것을 발견했다. 국립과학재단의 혁신기업 프로그램으로부터 50,000달러를 지원받았으며 현재는 이러한 기술을 상업화로 이어가고자 노력하고 있다.
Menon 교수는 관모양의 플랫폼은 필터로도 활용될 수 있다고 제안했다. 균일한 모폴로지는 이러한 특별한 용용분야에서 이상적인 소재로 활용될 수 있는 가능성을 보여주고 있다. Menon 교수에 의하면 생체적합성이 뛰어난 티타니아 나노튜브는 농업이나 화장품 분야에도 활용될 수 있으며 또한 연료 전지에서 값비싼 백금 와이어를 대신할 수소 생산 촉매제로 활용될 수 있다고 말했다. Menon 교수는 나노튜브는 박막의 포일 표면에서 쉽게 제거될 수 있다고 설명했다. 이러한 특성은 또한 휴대용의 유연한 광전지 등에도 활용될 수 있게 한다.
더욱이 이러한 박막의 색깔은 나노튜브의 지름에 의해 결정된다. 크기가 실험 조건에 의해 조절될 수 있기 때문에 연구팀은 광전지를 효과적으로 디자인할 수 있으며 또한 건축물이나 자동차 산업의 페인트로도 활용될 수 있을 것으로 기대된다. GTB
그림. 티타니아 나노튜브 어레이

제균・정화기능 향상
日本環境技術開發 목욕탕용 여과 장치
日本環境技術開發(長野縣 飯綱町, 사장 山崎信也)는 竹村製作所(長野市), 東洋밸브(東京都 中央區)와 공동으로 목욕탕용 여과장치 「뷰어브릿드」를 완성, 발매했다.
모래층에 더운 물을 통과시켜서 여과하는 종래형 장치에 자외선과 오존, 광촉매로 세균류와 유기물을 분해 제거하는 기능을 조합시켜 목욕물의 제균・정화기능을 대폭 높였다.
공사비 별도인 가격은 6입방미터까지의 욕조에 대응하는 장치가 735만 엔, 동 20입방미터가 1260만 엔. 竹村製作所와 東洋밸브가 제조하고, 3사에서 판매한다. 첫해에 합계 100대의 판매를 목표한다.
자외선과 오존, 광촉매를 조합시킨 「촉진산화처리법」으로 여과로는 제거가 불가능한 레디오넬라속 균이나 미끈거림의 원인이 되는 유기물도 분해 제거한다. 염소의 사용량도 억제할 수 있는 이외에 「역세(逆洗)」라는 여과탱크의 세정 작업의 회수와 세정 배수량을 줄일 수 있다.
여과장치와 촉진산화장치를 따로 설치했을 경우에 비해 설치 면적이 56% 감소, 용적은 57% 감소하여 공간을 대폭 줄일 수 있다. 대형 공중목욕탕이나 호텔, 골프장, 회사 기숙사 등의 욕실용으로 판매 확대한다. 일간공업

네오딤 자석 재활용
저가에 레아메탈 회수
씨엠씨 기술 개발
東大・大脇商店과 공동 2014년 목표로 사업화
붕소 규제치 이하로
씨엠씨 기술개발(岐阜縣 各務原市, 사장 河辺憲次)는 2013년 여름에 東京大學, 大脇商店(岐阜縣 各務原市)과 공동으로 사용이 끝난 네오딤 자석에서 레아메탈(희소금속)을 회수하는 실증 실험을 시작한다. 네오딤과 디스프로슘을 저가에 회수하고, 폐액 속의 붕소도 규제치인 10ppm 이하로 낮출 수 있다. 레아메탈의 가격 상승 리스크와 「소형가전 재활용법」의 시행을 겨냥하여 2014년 초의 사업을 목표로 한다.
철・비철금속의 회수・재생을 다루고 있는 大脇商店이 거래처 기업과 공장에서 산업기계와 컴퓨터 등을 인수한다. 회수한 기계 등에서 네오딤 자석을 꺼내어 본사 근처에 있는 전용 플랜트에서 처리한다. 플랜트의 처리 능력은 하루 당 50킬로그램. 설치비용은 9000만 엔.
플랜트는 씨엠씨가 개발했다. 자사에서 확립한 레아메탈의 재생기술을 바탕으로 소성한 칼슘 화합물을 최종 공정에서 투입하여 붕소를 흡착하는 기술을 실증한다. 흡착한 붕소는 탈착하여 재생한다.
붕소의 흡착・탈착 기술은 東大 대학원 공학계 연구과 藤田豊久교수와 공동 개발했다. 네오딤 자석의 60%를 차지하는 철을 페라이트로서 회수하는 기술도 실증한다.
회수한 네오딤 등은 大脇商店의 거래처인 특수강 메이커와 재료 메이커에 판매할 예정. 제품의 함유량에 따라 다르지만 50킬로그램의 네오딤 자석에서 네오딤을 15킬로그램 정도, 디스프로슘을 3킬로그램 정도 회수할 수 있을 전망이다.
레아메탈의 회수는 자석 메이커나 소재 메이커, 자원 재활용 회사가 하고 있다. 씨엠씨 등은 1억 엔 이하라는 비교적 저렴한 플랜트에서 소규모라도 회수의 채산이 맞는 시스템 조성을 지향한다. 일간공업

전이 온도 약 10℃ 높아
東北大 투명초전도체 개발
東北大學 원자분자재료과학 고등연구기구의 熊谷明哉 연구원과 一杉太郞 준교수 등은 초전도의 성질이 나타나는 온도가 종래보다 10℃ 가깝게 높은 마이너스 260.15℃의 투명초전도체를 개발했다. 초전도의 연구가 쉬워지고, 발전소자 등 초전도를 사용한 새로운 광전자 디바이스의 개발로 이어진다. 또 실온에서도 투명성이 높아 전기가 잘 통하므로 투명도전체로 실용화할 수 있을 가능성이 있다.
리튬을 포함한 산화물의 성장을 원자 레벨에서 해석하여 합성하는 기술을 확립했다. 온도와 기판 등 합성조건을 최적화하여 투과율 60% 이상의 도전체를 제작했다. 이 물질의 초전도 전이 온도는 액체 헬륨보다도 높은 마이너스 260.15℃였다. 액체헬륨보다 높은 온도라면 초전도 현상을 관찰할 수 있어 연구의 진전이 기대된다.
일반적으로 금속초전도체와 산화물 고온초전도체는 투명하지 않다. 터치 패널 등에 사용되는 투명전도체도 초전도의 성질을 보이는데, 액체 헬륨의 온도인 마이너스 269.15℃보다 낮은 온도가 아니면 초전도체가 되지 않았다. 따라서 투명성과 높은 초전도 전이온도의 양립은 어렵다고 알려져 왔다. 일간공업

연료전지 촉매 가시화
分子硏 열화 기구 해명에 길
分子科學硏究所의 唯美津木 준교수 등 연구팀은 연료전지의 성능을 좌우하는 「막・전극 접합체(MEA)」 내부의 백금 촉매 분포와 화학 상태를 가시화하는데 성공했다. 대형 방사광 시설 스프링8로 새로운 분석기술을 개발했다. 연료전지 촉매의 열화 메커니즘 해명과 내구성이 우수한 촉매의 개발로 이어질 가능성이 있다고 한다.
MEA는 음극의 촉매층은 백금 촉매가 균질하게 분산되어 있는데 반해 전압을 반복하여 가해서 열화시킨 후에는 백금 촉매의 분포가 불균질해진다는 것을 확인할 수 있었다 백금 촉매의 응집 개소도 관찰할 수 있었다. 백금의 산화상태도 가시화할 수 있었다.
일간공업

질화갈륨 반도체
실온에서 고휘도 적색 발광
阪大와 高純度化學硏 실용화에 기준
大阪大學대학원 공학연구과의 藤原康文 교수와 小泉淳 조교는 高純度化學硏究所(崎玉縣 坂戶市, 사장 宝地戶道雄)과 공동으로 실온에서 고휘도의 적색 발광을 실행하는 질화갈륨(GaN) 반도체의 실용화에 기준을 세웠다.
질화갈륨에 대해 새로 개발한 49℃에서 액체가 되는 유기 유로퓸을 첨가한 재료를 유기금속 기상 에피탁셜법으로 박막화했다. 이 소자를 이용하여 적색 발광 다이오드(LED)의 제조와 실용화되어 있는 질화갈륨의 청색, 녹색 LED와 합쳐서 동일 질화갈륨 기판을 이용한 소형 풀컬러 LED 디스플레이의 제조가 가능해진다. 지금까지 적색 발광을 하는 질화갈륨 반도체를 생성할 경우, 발광층이 되는 유로퓸 첨가 질화갈륨 재료의 융점이 200℃로 높았기 때문에 실용화를 위한 생산 체재의 구축은 어려웠다.
새로 개발한 유기 유로품은 유로품과 탄소, 수소로 구성되어 산소를 포함하지 않기 때문에 질화 갈륨의 산호 오염도 방지할 수 있다는 것이 특징. 인듐 등의 레아메탈과 비소와 같은 유해물질도 포함하지 않으며 가격 면이나 환경면에서도 우수할 것으로 보인다. 일간공업

암 치료에 효과적인 그래핀 산화물
그래핀 산화물 나노시트로 기능화된 폴리에틸린 글리콜을 이용한 생쥐 모델 실험에 관한 사례 연구가 최근 들어 몇몇 발표되었는데, 고효율 암치료 물질로서의 충분한 가능성을 보여주고 있다. 강력한 근적외선 광흡수 능력과 독특한 구조 때문에 그래핀 산화물 나노시트는 암 치료에 있어서, 특별히 광열 치료 분야에 매우 매력적인 소재로 주목을 받고 있다. 광열 치료법은 침습적인 수술을 대체할 수 있으며 그 부작용을 최소화할 수 있다.
이러한 영역에 대한 연구 및 개발이 빠른 속도로 진행됨에도 불구하고 페그화된 그래핀 산화물 나노시트의 흡수 동력학에 대한 이해는 많이 부족한 편이다. 서로 다른 세포에 대한 영향과 그 상호작용을 조절하는 것은 여전히 탐구되어야 할 미해결 분야로 남아 있다. 나노기술과 연결된 잠재적인 위험/수익을 평가하기 위해서는 그래핀 나노시트의 개별 세포에 대한 반응성을 연구하고 분석하는 것이 선행되어야만 한다.
이러한 복잡한 과정을 밝혀내기 위해서 스페인 마드리드대학(Universidad Complutense de Madrid, UCM)의 연구진은 포르투갈 아베이로대학(Universidade de Aveiro, UA)대학 연구진과 공동으로 물리, 화학, 생화학, 분자생물학 분야에 대한 학제간 연구를 진행했다. 연구팀은 최초로 그래핀 나노시트 세포의 내부화된 운동에 관한 연구를 발표했다. 연구팀은 뼈암(bone cancer disease)의 실험적인 세포 모델로서 조골세포(osteoblasts), 전골포세포(preosteoblasts), 섬유아세포(fibroblasts), 대식세포(macrophages)를 이용했으며, 배양 세포 특성과 다양한 타이밍에 대한 영향을 평가했다. 조골세포에서 다른 세포와 비교할 때 그래핀 산화물 시트의 흡수 양이 많으며 또한 그 속도로 빠른 것으로 확인 되었다.
세포 흡수에서 폴리에틸렌 글리콜 가지의 영향은 이번 연구 실험을 통해 평가되었다. 이 연구에서 가지 모양으로 뻗은 폴리에틸렌 글리콜로 장식된 그래핀 산화물은 폴리에틸렌 글리콜의 선형 버전보다 효율성이 떨어지는 것으로 나타났다.
실험을 통해 얻은 결과는 치료과정이 어떻게 진행되는지와 암을 둘러싼 세포가 어떻게 광열 치료에서 영향을 받는지를 살펴보는 데 중요한 역할을 하고 있다. 이번 연구결과는 Nanotechnology에 게재되었으며, 마드리드대학 Mercedes Vila 박사는 학제간 연구팀을 이끌었다. GTB
그림. 전골포세포와 대식세포를 흡수하는 그래핀 산화물 나노시트

-----------이하 생략(자세한 내용은 세라믹코리아 2012년 12월호를 참조바랍니다.)