지그재그형 카본나노튜브 고율·선택적인 생성에 성공
SiC 단결정 표면분해법으로
파인세라믹스센터(JFCC)는 지그재그형 카본나노튜브(CNT, 용어참조)의 고율, 선택적인 생성에 성공했다. 탄화규소(SiC)의 단결정을 진공가열하는 표면분해법에 의한 것으로 구조가 3타입인 CNT 특정타입의 고율, 선택적인 합성은 세계 최초라고 한다. 이번 성공으로 이 타입의 생성메커니즘이 밝혀졌고, 나머지 2타입의 생성 메커니즘도 해명, 각각의 선택적으로 합성하는 계기로 연결되리라고 기대하고 있다.
이번 성과는 신에너지, 산업기술종합개발기구(NEDO)가 진행하고 있는 프론티어 카본테크놀러지 프로젝트와 나노카본 기술 프로젝트의 성과 가운데 하나로, JFCC의 楠美智子 주석연구원 등이 밝혀냈다.
楠 연구원 등은 지금까지 SiC의 단결정을 1500~1700℃에서 진공가열하는 표면분해법으로 CNT의 고배향막을 생성함과 동시에 그 생성 메커니즘을 해명했다.
지그재그형의 고율, 선택적인 생성의 해명은 이 방법에 의한 똑바른 CNT의 고배향막이 포인트. 이 막을 전자회절법을 이용해 정량적으로 평가함으로써 나노카본 기술 프로젝트가 목표로 하고 있는 90% 이상이라는 수치에 가까운 고율한 선택성을 실증했다.
지그재그형 CNT의 고율, 선택적인 생성은 지금가지의 매분 약 15℃의 승온속도보다 천천히 가열함으로써 실현. CNT의 끝인 캡의 생성단계인 1200℃ 전후까지는 매분 1℃로, 그후 1700℃까지는 매분 3~5℃로 승온했다.
지그재그형 CNT의 생성은 SiC의 결정이방성과 깊이 관계되어 있어 결정의 탄소(C)면에서만 높은 선택성을 나타낸다. 이 결과 동형의 생성 메커니즘이 거의 해명되었다고 보고 있다.
[용어] 지그재그형 CNT=CNT의 구조는 원자배열보다 지그재그형, 암체어형, 카이럴(나선)형 등 세 타입이 있는데, 그중 하나. 각 타입의 전자회절상은 밝혀져 있는데 전기특성이 다르다. 그러나 현재 특정 타입의 고율한 선택적 합성법은 확률되어 있지 않아 각각을 분류하는 일도 사실상 불가능.
CNT의 연구개발에는 각 타입의 고율, 선택적 합성은 불가결하다고 알려져 있다. (NK)
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