탄소나노튜브로 만들어진 나노-올빼미

KISTI 『글로벌동향브리핑』 2010-01-01

탄소나노튜브는 탄소 6개로 이루어진 육각형 모양이 서로 연결되어 관 모양을 이루고 있다. 관의 지름이 수∼수십 나노미터에 불과한데도 전기 전도도가 구리와 비슷하고, 열전도율은 자연계에서 가장 뛰어난 다이아몬드와 같으며, 강도는 철강보다 100배나 뛰어나다. 탄소섬유는 1％만 변형시켜도 끊어지는 반면 탄소나노튜브는 15％가 변형되어도 견딜 수 있다. 그래서 반도체와 평판 디스플레이, 배터리, 초강력 섬유, 생체 센서, 텔레비전 브라운관 등 탄소나노튜브를 이용한 장치가 수없이 개발되고 있으며, 다양한 스포츠 장비나 용품은 물론이고 항공기나 첨단 의료진단 장비에서도 어렵지 않게 탄소나노튜브를 발견할 수 있는 시대에 우리는 살고 있다. 라이스 대학(Rice University) 연구진은 이런 탄소나노튜브를 나노-올빼미의 이미지를 만드는 색다른 곳에 활용했다. 어디서부터 시작되었는지를 알기 어려운 이 이미지에 대한 몇 가지 흥미로운 사실들이 있다. 나노-올빼미 이미지는 인간 머리카락 직경의 약 2배일 정도로 매우 작다. 물론 나노-올빼미 이미지는 훨씬 더 작게도 만들 수 있다. 탄소나노튜브는 라이스 대학에서 개발한 프로세스를 사용해서 카펫(carpet)에서 성장했다. 각 나노튜브는 머리카락의 직경보다 약 50,000배 더 작다. 그 후에 연구진은 마우스를 사용해서 올빼미를 그렸고 이 이미지를 토대로 전자빔을 조절하는 컴퓨터 프로그램을 사용해서 패턴을 새길 수 있었다. 연구진은 계산을 통해서 나노-올빼미가 약 천만 개 이상의 나노튜브로 구성되었다는 것을 알 수 있었다. 이 프로세스를 상세하게 나열하면, 우선 10 나노미터 두께의 알루미나 기판을 가진 실리콘 웨이퍼에 액체 아크릴 수지(poly(methyl methacrylate))를 아주 얇게 코팅하였다. 그 후에 연구진은 액체를 결정화하기 위해서 2 분 동안 180℃에서 이 물질을 구웠다. 그리고 컴퓨터로 만들어진 이미지대로 아크릴 수지 속에 패턴을 전자빔을 사용하여 새겼다. 연구진은 전자빔에 노출된 아크릴 수지를 세정하기 위해서 현상액(developer)을 사용했다. 그 후에 5 나노미터의 철 촉매 박막을 증착시켰고 나노-올빼미 패턴 외부의 촉매를 제거하기 위해서 아세톤 용액을 사용했다. 그런 다음 연구진은 이것을 반응기에 넣고 약 15분 동안 카펫을 성장시켰다. 나노-올빼미는 육안으로 보면 거의 점으로 보인다. 그러나 이것을 에이커 당 30,000개의 옥수수가 심겨져 있는 밭과 비교해 보면, 나노-올빼미는 350 에이커의 옥수수 밭에 해당한다고 연구진은 말했다. 첫 번째 나노-올빼미는 Jun Yao, Doug Natelson 그리고 Lin Zhong에 의해서 디자인되었고 Alvarez에 의해서 실현되었다. 그림. 연구진이 만든 나노-올빼미 36046.jpg 출처 : http://www.nanotech-now.com/news.cgi?story_id=36046