[신기술 소개] AIST, 다공성 배위고분자에 금속 나노 입자 촉매를 고정화 - 수소에너지 사회 실현에 기여하는 새로운 기술 -

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AIST, 새로운 원리로 동작하는 그래핀 트랜지스터 개발 - 약 4자리 수의 전류 온 ․ 오프비를 실현 -

일본 산업기술종합연구소(AIST) 그린·나노일렉트로닉스센터(GNC)의 요코야마 나오키(横山直樹), 나카 하라이 슈(中払周), 오가와 신이치(小川真一) 등의 연구원들은 AIST 나노디바이스센터, 물질·재료연구기 구(NIMS) 국제 나노아키텍토닉스 연구거점(WPI-MANA)의 츠카고시 가즈히토(塚越一仁) 주임연구원 등 과 공동으로 새로운 동작 원리의 그래핀 트랜지스터를 개발했다. 개발된 트랜지스터에서는 그래핀 상에 2 개의 전극과 2개의 톱 게이트를 두고 톱 게이트 사이의 그래핀에 헬륨 이온을 조사하여 결정 결함을 도입 했다. 2개의 톱 게이트에 독립된 전압을 걸어 효율적으로 전하의 움직임을 제어할 수 있다. 200 K(약 -73

℃)에서 약 4자리 수의 전류 온·오프비를 나타냈다. 또한 트랜지스터 극성을 전기적으로 제어하여 반전시 킬 수 있었는데, 지금까지 이러한 동작이 가능한 트랜지스터는 없었다. 이 기술은 기존의 실리콘 집적 회로 의 제조 기술로 이용할 수 있으며, 향후 동작 전압 저감에 의해 초저소비 전력화 일렉트로닉스 실현에 공헌 할 것으로 기대된다. 이 기술의 상세 내용은 2012년 12월 10∼12일 미국 샌프란시스코시에서 개최된 국 제회의 ‘2012 International Electron Devices Meeting (IEDM 2012)’에서 발표되었다.

Figure. 개발된 그래핀 트랜지스터의 개념도.

출처 : 2012.12.11. AIST(http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2012/pr20121211/pr20121211.html) 작성 : 소 대 섭(한국과학기술정보연구원)

AIST, 다공성 배위고분자에 금속 나노 입자 촉매를 고정화 - 수소에너지 사회 실현에 기여하는 새로운 기술 -

일본 산업기술종합연구소(AIST) 유비쿼터스 에너지연구부문 나노기능합성그룹 Xu Qiang(徐強) 주임연 구원과 Arshad Aijaz JSPS 특별연구원 등은 ‘2 용매법’이라는 새로운 방법을 이용하여 초미세 금속 나노 입자의 촉매를 다공성 배위고분자의 외표면에 응집하지 않고 세공 내에 균일하게 고정화하는 데 성공했다.

수소저장 재료인 암모니아 보란으로부터의 수소발생 반응에 있어, 개발된 기술을 이용하여 제작된 금속 나

KIC News, Volume 16, No. 1, 2013

KIC News, Volume 16, No. 1, 2013

49 노 입자 촉매의 활성·내구성은 대폭으로 향상했다. 본 기술은 수소 에너지 사회 실현에 기여할 것으로 기 대되는 동시에, 금속 나노 입자의 새로운 합성법으로서 태양광 에너지 변환 등 광범위한 분야에도 응용될 것으로 기대된다.

본 연구 성과는 2012년 8월 29일 미국 화학지 ｢Journal of the American Chemical Society｣에 게재되 었다(※ 발표논문 참조).

※ 발표논문 : Arshad Aijaz, Abhi Karkamkar, Young Joon Choi, Nobuko Tsumori, Ewa Rönnebro, Tom Autrey, Hiroshi Shioyama, and Qiang Xu, “Immobilizing Highly Catalytically Active Pt Nanoparticles inside the Pores of Metal–Organic Framework: A Double Solvents Approach”, J. Am. Chem. Soc., August 13, 2012. DOI: 10.1021/ja3043905

Figure. 초미세 금속 나노 입자촉매를 다공성 배위고분자의 세공 내에 고정화.

왼쪽 그림은 배위고분자가 갖는 나노 세공 구조. 금속 나노 입자의 근간이 되는 전구체는 금속 염수용액 으로서 배위고분자의 나노 세공 내에 도입된다. 오른쪽 그림은 배위고분자의 나노 세공 내에 고정화된 금 속 나노 입자가 고활성 촉매로서 작용하여 암모니아보란(NH

BH

)이라는 수소저장 재료로 수소(H

)를 꺼 내는 모습을 나타낸다.

출처 : 2012.11.27 AIST(http://www.aist.go.jp/aist_j/new_research/nr20121127/nr20121127.html) 작성 : 소 대 섭(한국과학기술정보연구원)

AIST, 이온성 분자를 도포하여 그래핀을 반도체화하는 작업을 이론적으로 제시

일본 과학기술진흥기구(JST) 과제달성형 기초연구의 일환으로 산업기술종합연구소(AIST) 나노시스템연 구부문 오오타니 미노루(大谷実) 연구그룹 리더와 츠쿠바대학 오카다 신(岡田晋) 준교수 등은 이온성 분자 를 두 층의 그래핀 표면에 흡착시킴으로써 그래핀을 반도체화할 수 있다는 것을 이론적으로 제시했다. 또 흡착시키는 이온성 분자의 종류를 제어하여 반도체화된 2층 그래핀의 전도 특성의 제어 가능성도 나타냈다.

그래핀은 탄소원자가 벌집 모양으로 6각형의 네트워크를 형성한 시트로, 원자 한 층으로 이루어지는 초

박 사이즈와 그 시트 위에 고이동도의 전자가 존재하기 때문에 세계적으로 주목받고 있는 신재료이다. 그