국내서 나노입자ㆍ나노튜브 혼성체 개발

KAIST 강정구 교수팀 연구발표
질소가 포함된 탄소나노튜브를 이용해 나노입자ㆍ나노튜브 혼성체를 합성하는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

이번 연구는 실험 및 이론적 분석을 통해 탄소나노튜브 내 질소의 역할을 밝힘으로써 바이오 의학, 데이터 저장체 등에 적용 가능할 것으로 기대된다.

KAIST 강정구 교수팀은 나노튜브의 표면에 결함을 생성시키지 않고도 이종원소가 핵생성에 중요한 역할을 하는 사실에 착안, 먼저 질소가 포함된 카본나이트라이 드(Carbon Nitride) 나노튜브를 성장시킨 후 균일한 크기의 마그네타이트 나노입자를 부착시킨 나노입자-나노튜브 혼성체를 합성했다고 23일 밝혔다. 연구진은 카본나이트라이드가 포함된 질소가 균일한 크기의 나노입자 합성에 중요한 역할을 하며 원하는 자성특성을 얻을 수 있다는 결과를 얻었다고 설명했다.

이번 연구결과는 `어드밴스드 펑셔널 머티리얼스(Advanced Functional Materials)` 인쇄판 24일 자에 표지논문으로 게재된다. 현재까지 자성 나노입자의 크기를 제어해 촉매, 바이오 의학, 데이터 저장체 등에 상당히 효율적으로 이용할 수 있는 기술을 개발해 왔으나 상당히 복잡한 공정을 통해 제조돼 균일한 크기의 나노입자 제조에는 어려움이 있었다.

또한 자성 나노입자는 합성 후 외부 화학적 분위기에 의해 자성특성이 변화해 원하는 특성을 유지하기 어려운 문제점이 있다.

강 교수팀은 이런 특성의 나노입자를 탄소나노튜브에 부착시키려면 먼저 산처리등을 통해 탄소나노튜브의 표면에 결함을 생성시켜 용액 내에서 탄소나노튜브를 분산한 다음 나노입자를 나노튜브 표면에서 성장시키는 과정을 사용했다.

연구진은 나노입자-나노튜브 혼성체 위에 보호막을 코팅해 자성 특성이 안정적으로 유지되도록 했다. 그 결과 보호막을 코팅한 나노입자ㆍ나노튜브 혼성체는 수중에서도 큰 변화가 없었다.

강 교수는 "이번 연구성과가 갖는 의미는 질소가 치환된 탄소나노튜브를 이용해마그네타이트 나노입자 혼성체를 합성하고 마그네타이트 나노입자 표면에 보호막을 코팅해 자성특성을 안정적으로 유지하는 기술을 개발한 것"이라고 말했다.