KIC News, Volume 17, No. 2, 2014
KIC News, Volume 17, No. 2, 2014 47
AIST, 반도체형 단층 탄소나노튜브를 선택적으로 합성하는 기술 개발에 성공 - 최대 98%의 높은 선택률을 실현 -
일본 산업기술종합연구소(AIST) 나노튜브응용연구센터 하타 켄지(畠賢治) 수석연구원 슈퍼그로스CNT 팀 사쿠라이 슌스케(桜井俊介) 주임연구원 등은 최첨단연구 개발지원프로그램(FIRST) 프로젝트인 ‘그린·
나노 일렉트로닉스의 코어 기술 개발’의 일환으로 반도체형 단층 탄소나노튜브(CNT)를 선택적으로 성장하 는 기술을 개발하고, 반도체형 단층 CNT의 선택률 향상에 의한 박막 트랜지스터의 특성 향상을 실증했다.
반도체형 CNT는 그 높은 특성으로 차세대 트랜지스터 재료로서 주목받고 있으나 합성 시 금속형의 CNT가 섞이는 문제로 트랜지스터의 실현이 불가능했다. 연구진은 화학기상성장(CVD)법에 의해 단층 CNT 박막을 합성할 때 합성 전 금속 촉매의 상태를 수증기로 조정하여 최대 98%의 높은 선택율로 반도 체형 단층 CNT를 합성하는 기술을 개발했다. 합성된 CNT 박막을 채널층으로 이용한 전계효과 트랜지스 터는 반도체형 단층 CNT의 선택율이 높아지자 특성이 향상되었으며 이전보다 짧은 채널장에서 높은 온·
오프비와 온 전류, 이동도를 나타냈다. 개발된 합성 기술은 기존의 합성 후 분리 기술과 조합함으로써 반도 체형 단층 CNT의 선택률을 더욱 높일 수 있어 단층 CNT 트랜지스터에 응용에 공헌할 수 있을 것으로 기 대된다.
본 기술의 상세 내용은 2014년 3월 3일~5일 일본 도쿄 대학에서 열린 제46회 풀러렌·나노튜브 그래핀 종합 토론회에서 발표되었다.
Figure. 개발된 반도체형 단층 CNT의 선택적 합성 프로세스.
출처: 2014.02.12 AIST(http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2014/pr20140212/pr20140212.html) 작성: 소 대 섭(한국과학기술정보연구원)
NIMS, 나노기술로 광촉매의 성능을 대폭 향상 - 광촉매의 응용 확대 기대 -
일본 물질·재료연구기구(NIMS) 고분자재료유닛은 교토대학(京都大学) 화학연구소와 공동으로 나노기 술을 이용하여 가시광선에서도 활성화하는 광촉매 재료를 개발하는데 성공했다.
산화티타늄은 자외선 광선 조사에 의해 물 분해가 발생하는 사실이 발견된 이래 광촉매로서 폭넓은 분야
http://www.ksiec.or.kr
48 공업화학 전망, 제17권 제2호, 2014
에서 응용 연구되고 있다. 이산화티타늄 광촉매는 유해 가스 등의 분해로 실용화되어 있지만, 태양광에 들어 있는 자외선량이 미미하기 때문에 태양광을 이용한 물 분해에는 응용되지 못하고 있다. 가시광 반응을 높이기 위해 이산화티타늄의 개량, 이산화티타늄 이외의 재료의 연구가 이루어지고 있지만 성능은 모두 불충분했다.
본 연구에서는 이산화티타늄 광선 촉매를 배열한 금속 나노 입자에 나노미터 정도로 근접시켜 고정하고 금속 나노 입자 간 미세한 간격에서 생기는 강한 빛의 비선형성을 이용했다. 이에 따라 태양광의 주성분인 가시광선을 이용하여 자외선에 해당하는 광여기를 일으킬 수 있었다. 실제로 염색 색소의 분해 반응으로 조사해 보면 새로운 광촉매의 가시광 조사 시의 반응 속도가 이산화티타늄 단독의 경우의 6.5배인 것으로 나타났다.
이번 성과는 이산화티타늄 촉매를 광전극 시스템의 박막 전극재로서 이용하거나 적절한 환원 재료와 조 합해 이용함으로써 물 분해에 의한 수소 제조, 이산화탄소의 환원에 의한 연료·자원의 합성 등에 응용할 수 있게 될 뿐 아니라 유해 화학 물질의 분해·제거에도 이용할 수 있게 된다. 향후 실용화가 시작된 광촉 매의 응용이 확대될 것으로 기대된다.
본 성과는 특허 출원되었으며, Light: Science&Applications의 온라인 판에 2014년 1월 17일 게재되었 다(※발표논문 참조).
※ 발표논문: Francesca Pincella, Katsuhiro Isozaki, and Kazushi Miki, “A visible light-driven plasmonic photocatalyst”, Light: Science & Applications, 17 January 2014.
DOI:10.1038/lsa.2014.14
Figure. 신형 광촉매의 모식도.
신형 광촉매는 3층 구조로 되어 있다. (i) Alkanethiol 분자로 피복된 36 nm의 금 나노 입자를 평탄한 ITO 기판 상에 배열 시킨다. (ii) TMOS 분자층을 형성. TMOS 분자의 한편은 소수성으로 금 나노 입자상에 고착화되었고, 다른 한쪽은 친수성 으로 산화티타늄이 결합할 수 있다. TMOS 분자층의 두께는 1 nm이다. (iii) 마지막으로 산화티타늄 미립자층을 형성한다.
출처: 22014.01.17. NIMS(http://www.nims.go.jp/news/press/2014/01/p2014011630.html) 작성: 소 대 섭(한국과학기술정보연구원)
