[신기술소개] 초정밀 나노 머신으로 응용 가능한 저온 팽창 산화구리 나노 자성입자 발견

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KIC News, Volume 11, No. 6, 2008

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Figure 2. a. 쥐의 양쪽 옆구리에 종양을 피하 이식한 후 7일 경과시, 3자복합체 ZnPc-CNH-BSA를 국소 주 사했다(적색은 레이저광의 색). b. 이후 매일 15분, 왼쪽 종양에만 레이저를 조사했다. 적색 레 이저광 조사 10일째 왼쪽의 종양이 사라졌다. 레이저 조사하지 않은 오른쪽 종양은 비대화가 두 드러졌다(왼쪽 겨드랑이의 검은 부분은 레이저 조사에 의한 화상).

자료출처 : AIST 2008.9.23 (www.aist.go.jp) 소 대 섭 (KISTI)

초정밀 나노 머신으로 응용 가능한 저온 팽창 산화구리 나노 자성입자 발견

사가대학(佐賀大學), 산업기술총합연구소(AIST), 이화학연구소(RIKEN)는 자성체 중의 하나인 산화구리(CuO)의 결정 크기가 나노미터 크기의 입자로 되면, 보통의 경우와 반대로 열팽창이 -1.1×10

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/℃로 크게 역전하는 ｢부열팽창(負熱膨脹)｣ 현상을 나타내는 것을 발견했다. 사가대학의 Xu-Guang Zheng (鄭旭光) 교수, AIST의 Xu Chao-Nan (徐超男) 연구팀장, 야마다 히로시(山田浩志) 연구원, RIKEN의 가토 겐이치(加藤健一) 연구원 등이 대형 방사광시설 SPring-8을 이 용하여 밝힌 성과다. 인바(invar)라 불리는 일부 합금(Fe-Ni, Fe-Pt 등)에서는 열팽창율이 대부 분 제로가 되는 현상이 알려져 있고, 이미 정밀기계 등에 응용되고 있다. 최근 세라믹스의 하나인 텅스텐 지르코늄(ZrW

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O

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)은 -2.6×10

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/℃이라는 기록적인 부열팽창율을 나타내었다. 이번 연구팀 은 -100℃ 이하 환경에서, 이 값보다 4배나 큰 부열팽창율을 발견했다. 또 자기와 결정격자와의 상호작용이 강한 2불화망간(MnF

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)의 나노 입자에서도 부열팽창율을 갖는 것을 발견했다. 자성체 나노 입자의 부열팽창 현상은 지금까지 전혀 알려지지 않았으며, 원리적으로 주목되는 현상이다.

부열팽창 재료를 다른 실용 재료에 복합함으로써 열팽창율을 자유로이 제어할 수 있기 때문에,

향후 균열 없는 새로운 복합 재료 개발 등의 응용을 기대할 수 있다. 특히 나노 입자의 큰 부열팽

창율 실현은 나노 머신과 같은 나노 영역 물체로의 응용을 가능케 한다. 본 연구 성과는 10월 19일

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공업화학 전망, 제11권 제6호, 2008

영국의 과학잡지 뺷Nature Nanotechnology뺸에 게재되었다. (발표논문: X. G. Zheng, H. Kubozono, H. Yamada, K. Kato, Y. Ishiwata, C. N. Xu, “Giant negative thermal expansion in magnetic nanocrystals”, Nature Nanotechnology, 19 October 2008 | DOI: 10.1038/nnano.2008.309)

Figure 1. CuO 나노 입자의 결정성을 나타내는 고분해능 전자현미경 사진.

자료출처 : RIKEN 2008.10.20 (http://www.riken.go.jp) 소 대 섭 (KISTI)