[신기술 소개] JST, 순도 99%의 반도체성 단층 탄소나노튜브를 선택적으로 분리하는 ‘탈착형 가용화제’ 개발 - 역동적 초거대 분자 배위 화학에 기초하여 개발한 ‘분해-탈착형’ 고효율 반도체성 나노 튜브 분리제 -

http://www.ksiec.or.kr

52

JST, 순도 99%의 반도체성 단층 탄소나노튜브를 선택적으로 분리하는

‘탈착형 가용화제’ 개발

- 역동적 초거대 분자 배위 화학에 기초하여 개발한 ‘분해-탈착형’ 고효율 반도체성 나노 튜브 분리제 -

일본 JST 전략적 창조연구추진사업의 일환으로 큐슈대학(九州大学) 대학원 공학연구원/카본뉴트럴에너 지국제연구소(I

CNER)의 나카시마 나오토시(中嶋直敏) 교수, 토시미츠 후미유키(利光史行) 조교 등의 연구 그룹은 반도체성 탄소나노튜브(CNT)를 선택적으로 고농도로 분리한 후, 나노 튜브로부터 깨끗이 분리되는 가용화제를 개발했다. CNT는 반도체성 CNT와 금속성 CNT의 혼합물로 합성되는데, 이들의 효율적인 분 리는 CNT가 다양한 분야(전자 에너지, 나노 재료, 환경 등)로 응용되기 위한 기반 기술이다.

차세대 전자 디바이스의 재료로서 주목되는 반도체성 CNT의 분리 방법으로는 대량의 계면 활성제를 이 용하는 밀도구배분리법이나 전기영동법 등이 보고되고 있는데 일반적으로 가용화제의 완전한 제거는 간단 하지 않다.

연구진은 가역적으로 ‘형성-분해’가 가능하며 반도체성 CNT에 대해 선택 분리 능력을 갖는 ‘초거대 분 자 금속 착체형 가용화제’를 분자 설계, 합성하여 이들 분자가 반도체성 CNT를 99% 순도, 고농도로 분리 하였고, 설계대로 수용성 분자를 간편하고 완벽하게 제거하는 데 성공했다. 이 가용화 분자는 ‘재생’이 가능 하며 반복하여 분리 정제에 제공될 수 있다.

본 가용화제 분자는 단층 CNT 상에서 순차적으로 초거대 분자 폴리머를 형성하는 방법 때문에 큰 스케 일에서의 고순도 분리 정제로 전개될 것으로 기대된다.

본 연구 성과는 2014년 10월 3일 영국 과학지 Nature Communications의 온라인판에 공개되었다(※ 발 표논문 참조).

※ 발표논문 참조 : Fumiyuki Toshimitsu, & Naotoshi Nakashima, “Semiconducting Single-walled Carbon Nanotubes Sorting with a Removable Solubilizer Based on Dynamic Supramolecular Coordination Chemistry”, Nature Communications, 03 October 2014.

DOI : 10.1038/ncomms6041

Figure. 가역적으로 형성된 초거대 분자 가용화제를 이용한 반도체성 단층 CNT의 선택적 추출과 재생가능한 프로세스 사이클.

출처 : 2014.10.03. JST(http://www.jst.go.jp/pr/announce/20141003/index.html)

작성 : 소 대 섭(한국과학기술정보연구원)