美 브라운대 김경석 교수-KIST 이광렬 박사팀, 탄소나노튜브 초음파 절단 비밀 규명

한국 과학자들이 꿈의 신소재로 주목받는 탄소나노튜브를 초음파를 이용해 정확히 자를 수 있는 메커니즘을 밝혀내 고정밀·고품질 탄소나노튜브 생산 가능성을 높였다.

미국 브라운대 김경석 교수와 한국과학기술연구원(KIST) 계산과학센터 이광렬 박사팀은 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT)가 물속에서 초음파에 의해 절단되는 과정을 컴퓨터 시뮬레이션과 실험을 통해 규명했다고 5일 밝혔다. 연구 결과는 영국 ‘왕립학술원회보’ 최신호에 발표됐다.

탄소나노튜브는 탄소 원자가 6각형 벌집 모양으로 결합, 빨대 같은 형태를 이루는 나노 크기 물질로 물리적, 전기적 특성이 우수해 전자공학과 바이오의학, 에너지, 광학 등 다양한 분야에서 활용도가 높다. 하지만 굵기가 머리카락의 5만분의 1 정도인 수㎚(나노미터·10억분의 1m)에 불과해 원하는 구조나 특성, 길이로 만드는 게 쉽지 않다.

탄소나노튜브를 물속에 담그고 초음파를 가하면 무작위로 끊어진다는 것은 잘 알려져 있지만 초음파가 탄소나노튜브를 어떻게 자르는지는 정확히 밝혀지지 않았다. 연구진은 컴퓨터 시뮬레이션과 실험을 통해 탄소나노튜브가 높은 온도에 녹거나 양쪽으로 당겨져서 끊기는 게 아니라 탄소나노튜브가 압축되면서 중간이 구겨지듯 휘어지며 끊어진다는 사실을 밝혀냈다.

민태원 기자



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