단층카본나노튜브(CNT)는 애초에 끝에 있는 캡 부분에서 생성되며 주로 통 모양의 부분에서 생성될 가능성은 극히 낮다는 것을 東京대학의 丸山戊夫 조교수 등이 실험과 시뮬레이션으로 밝혔다.
CNT 연구의 초점 가운데 하나인 단층 CNT 통이 말리는 방향을 제어하려면 ‘캡 부분에 주목해야 한다’는 중요한 지침을 얻은 것이 된다.
단층 CNT는 통이 어느 방향으로 말려가는가에 따라 전기적 성질이 바뀐다. 따라서 소형 고집적 전계효과 트랜지스터(FET)나 대용량의 고속인 광통신용 스위치 등을 단층 CNT를 이용하여 실용하는데 통이 말리는 방향의 제어는 불가결하다 하여 기술의 확립이 기대되고 있었다.
직경 0.75나노미터의 단층 CNT는 이론상, 그 말리는 방법이 2종류라고 알려져 왔다. 그러나 알콜을 원료로 하는 알콜 초매화학기상성장(CVD)법으로 이 직경의 단층 CNT를 실제로 생성, 근적외 형광분광법이라고 불리는 방법으로 알아본 결과, 대부분은 그 중 한 종류뿐이었다.
한 종류에 편중된 이유를 처음에는 몰랐으나 원자 한 개씩의 움직임을 계산하는 분자동역학법으로 단층 CNT의 생성을 시뮬레이션한 결과 ①탄소원자가 니켈 촉매에 계속 부딪쳐 녹듯이 파고 들어간다 ②점차 포화상태가 되어 탄소원자가 넘치듯 압출되어 CNT 캡이 만들어진다 ③단층 CNT가 생성된다 - 와 같은 과정을 보였다.
여기에서 캡에 주목, 다른 시뮬레이션으로 위의 2종류의 안정성을 계산한 결과, 통의 안정성은 같지만 캡에 대해서는 실제로 많이 생성된 종류 쪽이 훨씬 안정되어 있다는 것을 알 수 있었다.
이러한 실험과 시뮬레이션으로 “만약 캡에 관계없이 통에서 먼저 만들어진다면 한쪽 종류에만 편중되어 생성되는 일은 없을 것으로 생각된다”(丸山조교수)라고 하며 “먼저 캡에서 생성된다”고 결론을 내렸다. (NK)
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