신소재공학과

    플라즈마 및 박막재료 실험실 이덕현 학생 ‘Nano Letters' 에 온라인 게재

 

KAIST (총장 서남표) 신소재공학과 김상욱 (金尙郁, 37), 이원종 (李元鐘, 52) 교수팀이 분자조립 (molecular self-assembly) 나노기술을 이용하여 질소가 도핑 (doping)된 높은 전기전도성의 탄소나노튜브 (Carbon Nanotube : CNT)를 탄소벽의 개수를 원하는 대로 조절하며 매우 빠른 속도로 합성할 수 있는 새로운 공정을 개발했다.

 

이 연구결과는 나노기술분야의 세계적 학술지인 Nano Latters 313()자 온라인 판에 게재됐다.

 

탄소나노튜브는 전기적, 물리적 성질이 매우 우수하여 flexible 전자소자 등 다양한 미래기술에 적용될 것으로 예상된다. 그러나 탄소나노튜브를 이용한 나노소자를 실용화하기 위해서는 탄소나노튜브의 전기 전도도를 높이고, 물리적 특성을 결정짓는 탄소나노튜브의 직경과 탄소벽의 개수를 원하는 데로 조절할 수 있는 기술의 개발이 필요하다. 일반적으로 탄소나노튜브의 전기 전도도를 향상시키기 위해서는 실리콘 등의 반도체 물질에 이용되는 방법과 같이 붕소 (B)나 질소 (N) 등의 소량의 불순물을 첨가시키는 도핑 기술이 필요하다. 또한 탄소나노튜브의 직경 및 탄소벽의 개수는 합성에 이용되는 금속 촉매의 크기에 의해 결정되므로 형태가 균일한 나노튜브를 대량으로 성장시키기 위해서는 균일한 크기의 촉매입자를 기판 위에 대면적으로 제조할 수 있는 나노패턴 공정이 필요하다.

 

교수팀은 고분자의 분자조립 나노패턴기술을 통해 탄소나노튜브의 성장에 필요한 금속 촉매의 크기를 대면적에서 수 옹스트롱 (Å) 수준으로 균일하게 조절하고 이를 이용하여 탄소나노튜브의 직경 및 탄소벽의 개수를 원하는 대로 조절하는데 성공하였다. 또한, 질소가 도핑되어 높은 전기 전도도를 보이며, 화학적인 기능화가 용이한 탄소나노튜브를 분당 50 ㎛의 높은 속도로 성장시키는데 성공하였다.

 

교수팀은 그동안 ‘고분자 자기조립 나노기술’에 관련된 일련의 연구 결과들을 Nature Science 그리고 Advanced Materials 등에 발표해 왔다. 이번 연구 결과로 고분자소재뿐만 아니라 유/무기 혼성소재공정 분야에서도 우수한 역량을 보여주게 됐다. 이번 연구는 교수와 교수의 공동 지도하에 박사과정 이덕현 (李德睍, 29)씨가 진행했다.

 

 

 


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