분야들이 동원되어야 한다. 음향학(acoustics), 유 체역학, 플라즈마 물리학, 열역학, 원자물리학, 그 리고 분광학에서부터 물리화학, 분석화학, 화학반 응속도론, 동적시스템 이론, 그리고 응용수학까지 필요하다. 핵물리와 핵융학은 다행히도 빠져있다.
Didenko와 Suslick의 결과로부터 얻을 수 있는 최 종 결론은 기포 내부의 화학반응속도가 기포의 찌 부러짐의 효율을 결정한다는 것이다. 따라서, ‘기 포에서의 핵융합(bubble fusion): 찌부러지는 기 포 속의 고온, 고압에서 일어나는 핵융합’은 가능 성이 없어 보인다.
핵융합은 일어나지 않는다해도, 초음파발광은 다른 곳에 쓰일 데가 있을 것이다. 기포 내부의 극 한 조건은 외부에서 압력을 가하거나 물의 온도를 올림으로써 조절이 가능하므로, 기포는 고압의 반 응기로 생각할 수 있고, 극한 온도와 압력에서 반 응속도를 측정할 수 있는 기회를 제공한다. 그러 나, 기포 한 개를 이해하는 것만으로는 부족하다.
이러한 지식이 초음파화학(sonochemistry)–기 포를 생성하는 유체에서 초음파에 의한 화학 반응 의 촉진–에 적용되기 위해서는 기포-기포 간의 상호 작용에 대해서 더 잘 이해하여야 한다.
수소 원자가 더 큰 원자나 분자를 이해하기 위 한 기본 모델인 것과 같이, 기포 한 개를 이해하는 것은 음파에 의해서 기포를 형성하는 유체 물리학 의 기초가 된다. 수소 원자를 속속들이 이해함으 로써 원자 물리는 융성하게 되었다. 마찬가지로, 기포 하나에 대해서 초음파발광과 화학활성을 이 해할 수 있게 되었으므로, cavitation 물리학도 융 성하게 될 것이다[Nature, vol. 418, p. 394 (2002)].
독일 Max-Planck 연구소의 Wehrspohn이 이 끄는 연구진은 단 분산된 크기 분포와 균일한 배 향을 가지는 고분자 나노튜브를 간단하게 제조할 수 있는 기술을 개발하였다. 고분자 용융체 또는 용액이 높은 표면 에너지를 갖는 기판에 놓이게 되면, 저 분자량의 액체의 거동과 유사하게 전조 필름이라고 불리는 박막을 형성하게 된다.
유사한 젖음 현상이 다공성 모형과 고분자 용액 이 접촉될 경우 발생한다. 젖음의 초기에 얇은 표 면 필름이 기공의 벽을 덮게 되는데, 이는 완전한 충진을 위한 응집력이 접착력보다 훨씬 약하기 때 문이다. 따라서 벽의 젖음과 기공의 완전한 충진 은 다른 시간대에 걸쳐 일어나게 된다. 용융체의 경우에 기공의 완전한 충진은 급격한 냉각으로 방 지할 수 있으며 용액의 경우에는 용매를 증발시킴 으로 방지하여 결국 나노튜브의 구조를 얻을 수 있게된다. 모형이 단 분산된 크기의 기공을 보유 하고 일정한 방향으로 배향성을 가지면 여기에서 형성되는 나노튜브 또한 동일한 구조를 갖게되며 고분자 나노튜브는 모형을 제거함으로써 얻어진 다. 어떠한 종류의 용융 가능한 고분자, 예를 들어 polytetrafluoroethylene(PTFE), 또는 블렌드, 또 는 다성분계 용액은 두께가 수십 나노미터에 이르 는 나노튜브로 제조될 수 있다. 이러한 용이성으 로 인하여 본 방법은 기능화된 고분자 나노튜브를 만드는 유망한 방법으로 기대된다.
동 연구진은 정돈된 구조를 가지는 다공성 알루 미늄과 산화된 거대 기공성 실리콘 모형을 사용하 였다. 확장된 기공의 정열은 리토그래피에 의하여 준비되었다. 이렇게 해서 형성된 기공은 곧고 매 끄러운 내부 표면을 가지며, 지름(Dp)은 약 300
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…NICE, 제20권 제5호, 2002신·기·술·소·개
NEWS & INFORMATION FOR CHEMICAL ENGINEERS, Vol. 20, No. 5, 2002…
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신·기·술·소·개
내지 900nm에 이르는 것으로 확인되었다. 용융체 를 가공하기 위하여, 무정형 고분자의 경우는 유 리전이온도 이상의 온도, 그리고 결정성 고분자의 경우에는 용융온도 이상을 유지하여 기공에 위치 시켰다. 액체상의 고분자는 수분에서 길게는 삼십 분에 거처서 기공의 표면 전체를 덮어 박막을 형 성하였다. 이 때 생성된 나노튜브는 두께가 약 20 내지 50nm이었으며 길이는 약 100㎛가 되었다.
고분자뿐만 아니라 수백 또는 수천의 분자량을 가지는 올리고머도 다루어 질 수 있으며 [그림 1]에 는 몇 가지 고분자의 나노튜브 모양이 나타나 있다.
젖음 기술은 기능화된 나노튜브의 제조에 쉽게 확장되어 적용될 수 있는데, 예로서 palladium/고 분자 복합 나노튜브를 들 수 있다. 먼저 poly-L-
lactide(PLAA)와 palladium(II)acetate를 포함 하는 용액을 다공성 모형과 접촉시킨 후에 용매로 사용된 dichloromethane을 증발시키면, PLLA/
palladium(II) acetate 필름이 기공의 벽을 덮게된 다. 이어서 모형은 진공상태 300℃에서 PLLA를 분해시키기 위한 열처리를 받게된다. 두 번째 젖 음 공정에서 PS 용융체가 도입되어 Pd/PS 복합 튜브가 얻어졌음을 X-ray 미세 분석과 전자 회절 실험 등을 통하여 확인하였다.
동 기술은 나노과학에 있어서 다양한 범위의 응 용에 필요한 기능화된 나노튜브를 제공할 수 있는 매우 유망한 기술로서 주목받고 있다[Science, Vol. 296, p. 1997(2002)].
