단층 카본 나노튜브(SWNT)를 종래의 500배의 성장효율, 2000배의 고순도로 합성하는 기술을 산업기술종합연구소의 賢治 주임연구원 등 연구팀이 개발했다. SWNT의 합성기술의 하나인 화학기상성장(CVD)법을 개량하여, 극히 미량의 수분을 혼입해서 촉매의 활성시간과 활성도를 대폭 개선했다. 정제처리가 일체 불필요한 이외에 구조체를 만들 수 있는 등 이점도 많아, 싼값에 고순도, 고품질의 SWNT의 대량생산의 실현에 한 발 다가섰다.
싼값에 고품질 대량생산 실현으로 개발한 기술은 ‘슈프글로즈 기술’이라고 이름 지었다. 750℃ 정도의 조건 하, 철 촉매가 늘어선 기판 위에 ppm단위(체적비)의 극히 미량의 수분을 혼입한 에칭가스를 넣어 반응시켜서 SWNT를 합성한다. 물은 촉매를 덮은 비정질 카본을 제거하는 ‘약한 산화제’와 같은 작용을 한다고 한다.
이번에 종래의 500배의 길이가 되는 높이 2.5밀리미터의 고밀도 배열 SWNT을 약 10분만에 합성할 수 있었다. 순도는 99.98% 이상으로 종래의 2000배 이상의 초고순도를 달성했다.
이 기술로 중량비로 촉매의 500배나 되는 SWNT을 합성할 수 있다. 또 정제가 불필요하여 합성 후 벼베기처럼 기판에서 떼어내기만 하면 된다. 기판에 촉매가 남아있으므로 거기에서 SWNT을 재성장시킬 수도 있다.
전계방출 디스플레이(FED)의 전자방출원이나 방사(紡絲) 등의 응용을 기대할 수 있는 이외에 바이오 분야 등 불순물이 제로에 가까워야 하는 분야에 대한 연구개발에도 탄력을 붙을 것 같다. 주임연구원은 “지금까지 있던 응용 전체에 환원할 수 있는 기술로 이 방법이 앞으로 CVD의 기본이 될 것이다”라고 하며, SWNT의 가격도 “(1그램 당 10만 엔 정도라고 한다)종래의 몇 백 분의 1로 낮출 수 있는 가능성이 있다”며 전망을 제시했다.
카본 나노튜브의 발견자인 飯島澄男 産總硏 나노카본 연구센터장은 “나노튜브는 우연히 일본에서 나왔지만, 그 후 히트는 적었다. 이번 성과는 기다리고 기다리던 기술”이라고 말하고 있다. (NK)
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