KIC News, Volume 16, No. 2, 2013
KIC News, Volume 16, No. 2, 2013 65
NIMS, 나노 세공을 갖는 풀러렌 결정 개발
- 고효율 유기 박막 태양전지와 유기 일렉트로닉스 재료 개발 기대 -
일본 NIMS 국제나노아키텍토닉스연구거점(MANA) 초분자유닛 Lok Kumar Shrestha 연구원과 야마우 치 유스케(山内悠輔) 독립연구원 등은 무수히 많은 나노 세공을 갖는 풀러렌 결정을 세계 최초로 개발했다.
풀러렌은 그래핀, 탄소나노튜브 등과 함께 전자 재료에서 의료 재료까지 폭넓은 응용이 기대되고 있지 만, 높은 성능을 내기 위해서는 높은 표면적화 등의 구조를 세밀하게 제어하는 것이 과제였다. 예를 들어 결정 중에 나노 크기의 세공을 만드는 연구는 없었으며 표면적도 1그램(g)당 겨우 수 미터(m) 정도에 불과 했다. n형 반도체인 풀러렌 결정이 노출된 표면적을 크게 하여 p형 반도체 물질과 유효한 접촉을 통해 고 효율의 태양전지를 개발할 가능성이 있다. 이번 연구에서는 다른 용제를 이용해 풀러렌의 결정을 분석하는 간단한 방법으로 무수히 많은 나노 세공과 기존 재료보다 약 10배 높은 표면적을 갖는 풀러렌 결정을 만드 는 데 성공했다. 용매의 양을 변화시킴으로써 결정 중의 세공 수와 그 크기를 완전히 제어할 수 있는 다양 한 나노 구조를 만들어 낸다는 점에서도 본 연구는 중요하다. 개발한 나노 세공을 갖는 풀러렌 재료는 전기 화학적으로 활성으로 향후 2차 전지의 탄소 전극이나 높은 홀 수송성을 살린 커패시터 등으로 이용이 가능 하다. 또 새로운 유기 전자 재료로서 전자 회로 부품, 반도체 소자 등에도 이용할 수 있다. 지금까지의 풀러 렌 용도에 없었던 새로운 자료로서의 가능성도 충분히 지니고 있다.
본 성과는 국제 학술지 Journal of the American Chemical Society에 게재되었다(※ 발표논문 참조).
※ 발표논문: Lok Kumar Shrestha, Yusuke Yamauchi, Jonathan P. Hill, Kun’ichi Miyazawa, and Katsuhiko Ariga, “Fullerene Crystals with Bimodal Pore Architectures Consisting of Macropores and Mesopores”, J. Am. Chem. Soc., December 31, 2012.
DOI: 10.1021/ja3108752
Figure. 나노 세공을 갖는 풀러렌 결정의 합성 스킴과 그 전자현미경상.
출처 : 2013.01.23 NIMS(http://www.nims.go.jp/news/press/2013/01/p201301230.html) 작성 : 소 대 섭(한국과학기술정보연구원)
