카보레인으로 만들어진 바퀴를 가진 나노자동차

KISTI 『글로벌동향브리핑』 2010-01-10

2005년 나노자동차로 시작한 일련의 분자기계의 최신 연구는 앞쪽의 짧은 축에 작은 바퀴와 뒷쪽의 긴축에 있는 긴 바퀴를 가진 고속 주행이 가능하도록 개조한 자동차인 핫-로드와 비슷한 형태인 나노 자동차인 나노드래그스터이다. 이것은 미국 라이스 대학의 과학자인 제임스 투어(James Tour)와 케빈 켈리(Kevin Kelly)에 의해서 만들어졌다. 이 연구는 마이크로 전자기술과 다른 응용에 사용될 수 있도록 맞춤형 제작이 가능한 기능성 나노기계의 개발을 위한 한 단계 진보한 성과이다. 그런 바퀴가 어떤 물질로 만들어졌는지가 가장 중요하다. 초기의 나노자동차는 간단한 탄소 60 분자위에서 굴러갔다. 그러나 그것들은 섭씨 약 200도의 고온 금 표면위에서만 회전하려고 하였다. 라이스 대학의 연구진은 이전의 연구에서 탄소와 보론 원자들의 클러스터인 카보레인으로 만들어진 바퀴는 훨씬 더 낮은 온도에서 작동한다는 것을 발견하였다. 그러나 금속 표면과 훨씬 더 약학 상호작용때문에 주사 투과 현미경으로 영상을 얻는 것은 더 어려운 문제이다. 나노드래그스터를 만드는 핵심은 앞쪽에 p-카보레인 바퀴와 뒷쪽의 버키볼 바퀴를 놓아 이로부터 이득을 취하는 것이라고 말하였다. 앞쪽의 바퀴들은 더 쉽게 굴러가는 반면에 뒷쪽의 버키볼은 금으로 된 길을 영상을 담을 수 있을 정도로 충분히 잘 붙잡고 있는다. 그리고 이 나노 자동차는 이전의 나노자동차보다 훨씬 더 낮은 온도에서 작동한다. 이런 나노자동차를 만드는 트릭은 더 작은 바퀴를 먼저 붙이는 것이다. 그리고 나서 고전적인 마차 바퀴의 중심에 있는 큰 낫 같은 모양의 사이드(scythes)라고 불리는 탄소 그룹 부착을 통하여 반응적인 나노자동차 후미를 비활성화 시키는 것이라고 연구진은 말하였다. 그다음 연구진은 더 큰 C60 바퀴를 뒷축에 붙일 수 있었다. 사람 머리카락 두께의 1/25,000인 이 작은 핫-로드는 자유롭게 회전하는 섀시를 가지고 있으며 이것은 나노자동차가 앞쪽 바퀴중의 하나가 들려지면 회전할 수 있도록 하여주는데 이런 행동은 이전의 나노 자동차에서는 볼 수 없는 것이었다. 연구진은 마치 실제 자동차 경주의 시작에서 처럼, 나노드래그스터가 앞바퀴를 표면으로부터 들어올려지고 뒷바퀴로만 달리는 것으로 보이는 몇 개의 영상을 찍었다. 다른 온도에서 영상을 찍는 것은 움직이는 나노자동차와 관련된 에너지 장벽을 더 잘 이해하는 데 도움이 된다. 따라서 연구진은 금 표면, 유리, 그리고 다른 기판위에서 그와 같은 연구를 수행하였다. 연구진은 차후 나노자동차 움직임을 더 잘 조절할 수 있는 방법에 대한 연구를 수행할 예정이다. 첨부그림: 새로운 나노드래그스터(왼쪽)는 컴퓨터 회로와 다른 전자부품을 제작하는데 사용될 수 있는 분자기계로 개발이 가능하다. 1-nanodragster.jpg 출처 : http://www.physorg.com/news182000232.html