[신기술 소개] NIMS, 폴리머가 탄소나노튜브를 가용화하는 과정을 실시간 관측하는 데 최초로 성공

KIC News, Volume 16, No. 2, 2013

KIC News, Volume 16, No. 2, 2013 63

AIST, 유연한 탄소나노튜브 투명 도전 필름 개발

일본 산업기술종합연구소(AIST) 전자광선기술연구부문 메조구조제어그룹 Kim Yeji협력연구원(일본학술 진흥회 특별연구원 RPD), 아즈미 레이코(阿澄玲子) 연구그룹장, 치카마츠 마사유키(近松真之) 주임연구원 등은 기재 필름 위에 탄소나노튜브(CNT)잉크를 도포․인쇄하여 제작할 수 있는 높은 투과율과 도전성을 가진 ‘투명 도전 필름’을 개발했다.

개발된 CNT 투명 도전 필름은 진공이나 고온 프로세스가 필요하지 않아 자원․에너지 절약이 가능하며, 실온 환경에서 성막 수용액 프로세스를 통해 제작할 수 있다. 이 투명 도전 필름은 기재 필름의 투과율에 대해 89~98%의 투과율 시 표면 저항률 68~240 Ω/□이라는 ‘웨트 코팅(Wet coating)’ 방식에 의한 투명 도전 필름에 있어 지금까지 보고된 것과 비교할 때 세계 최고 수준의 투명성과 도전성을 갖는다. 또 CNT 특유의 굴곡성과 밀착성을 통해 내굴곡성, 내충격성이 뛰어나 접어서 축소시킬 수도 있다.

본 성과는 2013년 1월 25일 Applied Physics Express 온라인 판에 게재되었다. 또, 2013년 1월 30일~2 월 1일 도쿄 빅사이트에서 개최된 ‘Nanotech 2013 제12회 국제 나노 테크놀로지 종합전·기술 회의’와 동시에 열린 ‘프린터블 일렉트로닉스 2013전’에서 전시되었다.

Figure. 플라스틱 기재 위에 제작한 CNT 투명 도전 필름. LED의 점등에 의해 내부 자재를 구부려도 도전성을 유지한다.

출처 : 2013.01.25 AIST (http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2013/pr20130125/pr20130125.html) 작성 : 소 대 섭(한국과학기술정보연구원)

NIMS, 폴리머가 탄소나노튜브를 가용화하는 과정을 실시간 관측하는 데 최초로 성공

일본 물질재료연구기구(NIMS) 환경재생재료유닛 NIMS-톈진대학 제휴연구센터의 나이토 마사노부(内 藤昌信) 주간연구원과 나라(奈良)첨단과학기술대학원대학의 그린 포토닉스연구프로젝트팀은, 차세대 재료

http://www.ksiec.or.kr

64 공업화학 전망, 제16권 제2호, 2013

인 단층 탄소나노튜브에 폴리머(분자의 중합체)가 감싸지는 과정을 실시간으로 해석하는 데 세계 최초로 성공했다.

탄소나노튜브는 유기 재료를 사용하는 소프트 일렉트로닉스와 화학센서 및 연료 전지 등 친환경 그린라 이프 과학분야에서 다양한 용도가 기대되는 신재료이다. 그러나 물이나 유기 용매에 아주 녹기 어려운 점 이 기초 연구와 실용화에 장해가 되었다. 이를 해결한 유력한 방법으로서 폴리머로 감싸서 녹이는 ‘폴리머 래핑(Polymer wrapping)’이 활발히 연구되고 있지만, 폴리머가 탄소나노튜브 주변에 어떤 메커니즘으로 감기는지, 결과적으로 어떻게 나노 튜브가 가용화되는지를 실시간으로 관측할 수 없었다. 본 연구에서는 단백질과 DNA 등과 같은 생체 분자의 순간적 동적 구조 변화를 해석하는 방법 중 하나인 ‘흐름정지방법 (Stopped flow method)’을 이용하여 탄소나노튜브의 동적 ‘폴리머 래핑’ 메커니즘 해석에 최초로 성공했 다. 본 연구 성과는 용매에 녹기 어려운 탄소나노 튜브를 폴리머에 싸서 가용화하는 양산화, 실용화를 위한 열쇠가 되는 기술이면서, 기존의 미규명 메커니즘을 규명함으로써 새로운 가용화제의 개발 등 효율적인 생 산에 연결될 것으로 기대된다.

본 성과는 2013년 1월 17일 미국 과학지 Journal of the American Chemical Society의 온라인판에 공 개되었다(※ 발표논문 참조).

※ 발표논문 : Woojung Chung, Kazuyuki Nobusawa, Hironari Kamikubo, Mikio Kataoka, Michiya Fujiki, and Masanobu Naito, “Time-Resolved Observation of Chiral-Index-Selective Wrapping on Single-Walled Carbon Nanotube with Non-Aromatic Polysilane”, J.

Am. Chem. Soc., January 16, 2013.

DOI: 10.1021/ja311799m

Figure. 폴리 실란의 탄소나노튜브에 대한 다단계 래핑의 모식도. (a) 빠른 흡착 현상(폭발상) 30밀리 초 이내, (b) 입체 적인 모습을 변화시키면서 탄소나노튜브에 다시 배열, (c) 탄소나노튜브의 곡률 평면에 정밀하게 자기 조직화하면서 폴 리실란이 탄소나노튜브를 래핑하여 가용화한다.

출처 : 2013.02.27 NIMS(http://www.nims.go.jp/news/press/2013/02/p201302070.html) 작성 : 소대섭(한국과학기술정보연구원)