68 공업화학 전망, 제19권 제3호, 2016
원유에서 소형 다이아몬드를 추출
스탠포드와 SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) 국립 가속기 연구소는 다이아몬드의 가장 작은 결정의 덩어리(diamondoid)를 공동으로 분리하는 연구를 수행한다. 석유 유체에서 자연적으로 발견된 이와 같은 탄소 케이지는 단지 10개의 원자만이 포함된 것으로서 그 무게가 1억분의 1억분의 1캐럿보다 작다.
지난 10여 년간 스탠포드-SLAC의 두 팀을 이끌어온 Nick Melosh와 Zhi-Xun Shen 교수진은 전자 현미 경 이미지를 개선하여 컴퓨터 칩의 재료 및 인쇄 회로 조립에 대한 diamondoid의 잠재적 기능을 발견했다.
그러나 이렇게 하기 이전에 단지 diamondoid를 얻는 것만으로도 큰 기술적 위업이다. 원래의 분리 단계 는 쉐브론 정유 공장에서 수행되었는데, diamondoid를 농축하기 위해서 큰 도가니(로)에 원유를 넣고 증 발시켰다. 그리고 잔류물 중 일부는 SLAC 실험실로 가져와 반복적인 증발 과정을 거쳐 특정 무게를 갖는 분자가 분리되는데, 각각의 크기와 모양에 따라 성질도 다른 이러한 유체는 정교한 여과 시스템을 통해 높 은 압력으로 분리된다.
Diamondoid 자체는 눈에 보이지 않는다. 우리가 그것들을 볼 수 있는 유일한 형태는 미세한 결정체로 이루어진 덩어리이기 때문이다. Diamondoid 분석 기술 개발에 참여한 Jeremi Dahl은 “당신의 숟가락에 가득 가지고 있다면, 당신은 지구상의 모든 사람에게 100억 달러를 주고도 아직 일부 남아있을 수 있습니 다.”라고 말한다.
최근 연구팀은 스탠포드 대학의 실험실에서 diamondoid를 사용해서 완벽한 나노 크기의 다이아몬드의 성장을 구현하기 시작했다. 나노 다이아몬드의 성장 과정 중에 실리콘 또는 니켈과 같은 다른 원소를 도입 함으로써, 그들은 차세대 광 통신 및 생물학적 이미징을 위한 빛의 단일 광자를 생성할 수 있는 나노 다이 아몬드를 만들기를 희망하고 있다.
초기의 결과는 diamondoid 씨앗에서 성장한 광학 재료의 품질이 높음을 보여주는데, 스탠포드의 Jelena Vuckovic 교수와 Steven Chu 교수는 “나노 다이아몬드를 성장시키는 신뢰할 수 있는 방법을 개발하는 것 이 중요하다.”고 말한다.
Figure 1. Diamondoid가 함유된 용액의 순도분석.
Figure 2. Diamondoid 결정. Figure 3. 원유에서 얻어진 나노 크기 diamondoid 결정체.
출처 : 2016.03.31. Stanford University (news.stanford.edu) 작성 : 최 창 식 (고등기술연구원)
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