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탄소나노튜브

팸토초 펄스로 나노튜브 실시간 분석 ■ 건국대 나노기술연구센터 임용식 교수팀이 단일벽 탄소나노튜브(CNT)에서 광학기법인 시분해 분광법으로 직경이나 구조 등 다양한 나노튜브의 특성을 실시간으로 분석할 수 있는 기법을 개발했습니다. 연구팀은 반도체형 탄소나노튜브에서 전자구조의 결맞음성에 기인한 강한 진동신호 및 이에 수반되는 미세한 격자진동 신호를 처음으로 관측하고 분석했습니다. 연구팀이 개발한 새로운 나노계측 기술은 펄스폭이 극히 짧은 펨토초 펄스로 탐사하는 광학기법으로, 시료에서 발생하는 미세한 전자적 구조 변화와 원자간 격자진동의 변화를 시간 진행에 따라 투과세기의 변화로 직접 검출하는 레이저 분광법입니다. 검출된 탐사광의 세기는 독특한 여러 주파수의 합성으로 표현되는 데, 사용되는 레이저 중심파장을 변화시키면 검출된 진동 주파수(모드.. 더보기
탄소나노 소재로 차세대 태양전지 효율 높인다 일반적으로 염료감응형 태양전지의 광전극은 이산화 타이타늄 나노입자들 간의 무질서한 연결을 통해 형성된 메조 다공구조를 형성하고 있습니다. 이는 나노입자 간의 전자 전달 효율이 낮추는 원인으로, 전체 태양광에너지 변환효율 향상을 위해 해결해야 할 문제 중 하나입니다. 이 같은 문제 해결을 위해 그동안 광전극 내 타이타늄 배향성을 증가시키거나, 나노선 또는 나노크기의 튜브형 구조를 적용한 고정렬도 광전극 구조를 적용하고자하는 연구들이 시도됐지만, 이러한 구조 자체가 불안정하고 큰 면적에 적용하기 어려운 한계가 있었습니다. ■ 건국대 글로컬캠퍼스 응용화학과 이재준 교수팀이 전도성이 높은 탄소계 나노물질인 탄소나노튜브(CNT)를 이용해 차세대 염료감응형 태양전지(DSSC)의 광변환 효율을 높일 수 있는 기술을 .. 더보기
실리콘의 한계를 넘어설 미래 메모리는 DNA 반도체 회로의 초미세 제품개발 경쟁이 갈수록 치열해지고 있습니다. 그러나 현존 최첨단 반도체 기술로도 10㎚(나노미터) 이하의 반도체 제작은 불가능한데요. 기존 실리콘을 대체할 신물질을 이용한 차세대 반도체는 국가경쟁력 강화를 위해 반드시 풀어내야 할 숙제입니다. 특히 최근 광식각 패턴기술이 적용되던 반도체 회로의 크기가 물리적 한계에 도달하면서 이런 요구는 더욱 높아지고 있습니다. 이에 따라 생체소재를 이용해 초미세 회로을 제작하는 연구가 전 세계적으로 진행되고 있습니다. 이 중 DNA는 2㎚(나노미터)까지 정교한 미세패턴이 구현 가능해 차세대 신소재로 각광받고 있습니다. 2나노급 반도체가 개발되면 우표 크기의 메모리 반도체에 고화질 영화 1만 편을 저장하는 등 현재 상용중인 20나노급 반도체보다 약 .. 더보기
방탄복 소재보다 12배나 강한 인공섬유 인공근육 소재는 강하고 유연하면서도 전기적 특성이 우수해야 합니다. 이를 위해 그래핀, 탄소나노튜브 등 기계적, 전기적 특성이 매우 우수한 나노물질이 고강도 나노복합소재 개발에 널리 사용되어왔습니다. 그러나 2차원 면구조로 된 그래핀을 결합하여 섬유 형태로 제조하는 것이 매우 어려워 주로 탄소나노튜브 기반의 인공근육 섬유 연구에 초점을 맞추어 왔습니다. 그러나 탄소나노튜브의 뛰어난 물리적 특성에도 불구하고, 섬유 제조 과정에서 탄소나노튜브들이 인력에 의해 서로 엉켜 탄소나노튜브 기반 섬유의 기계적 특성을 향상시키는데 한계가 있었습니다. 일부 연구팀은 이를 해결하기 위해 탄소나노튜브 섬유 제조 후에 엉킴을 강제로 풀어 추가적으로 배열하기 위한 후처리를 제시했습니다. 그러나 후처리 방법이 복잡해 기계적 물성.. 더보기
차세대 연료감응형 태양전지 성능 3배 향상 염료감응형 태양전지는 식물의 광합성 원리를 응용한 태양전지로, 실리콘 기반의 기존에 상용하는 태양전지와 비교하여 효율이 높고 제작이 간단하면서 경제적이며, 투명하게 제작할 수 있어 건물의 유리창 등에 직접 활용할 수 있어 전 세계 연구자들의 주목을 받고 있습니다. 염료감응형 태양전지는 박막 증착공정 중에서는 화학증착법(CVD)이 가장 우수한 제조방법이지만, 박막을 증착할 때 고온(200℃ 이상)이 필요하고, 섬유나 종이와 같은 곳에는 증착할 수 없는 단점이 있었습니다. 차세대 태양전지인 염료감응형 태양전지의 효율을 크게 높일 수 있는 방법을 충남대 연구팀이 개발했습니다. 충남대 윤순길 교수팀은 상온에서 탄소나노튜브에 나노클러스터 증착법(NCD)으로 나노복합체를 형성해 태양전지의 전기화학적 성능을 3배 이.. 더보기
자유자재로 움직이는 인공근육 굵기가 인간 머리카락의 10분의 1 수준이면서도 기존 인공근육보다 1000배 우수한 회전력을 가진 새로운 소재의 인공근육이 한양대 생체공학 김선정 교수와 신민국 박사가 참여하는 국제 나노연구팀에 의해 개발됐습니다. 연구팀이 개발한 '탄소나노튜브 인공근육'은 기존의 인공근육들이 가지고 있는 굽힘, 수축, 이완 기능에서 나아가 비틀림, 회전 운동까지 가능하도록 보완됐습니다. 쉽게 설명하면 마치 코끼리의 코와 문어의 다리가 나선형으로 회전 운동을 하는 것처럼 강하고 유연한 탄소나노튜브 실이 전기화학 에너지를 회전 운동 에너지로 변환시키는 형태입니다. 이는 나선형으로 꼬인 탄소나노튜브 실이 전기화학적으로 충전이 일어나는 동안 다공성 인공근육 실의 부피 팽창이 일어나면서 회전 구동이 발생하는 원리를 이용한 것입니.. 더보기
고성능 방탄복, 항공우주 산업 소재 탄소나노튜브 실 탄소나노튜브 실은 순수하게 탄소나노튜브로만 이루어져 있고, 반데르발스 힘(Van der Waals Force)에 의하여 탄소나노튜브가 연속적으로 결합해 여러 가닥의 다발로 형성된다. 실리콘 기판 위 탄소나노튜브 성장 시에 탄소나노튜브 밀도를 조절하는 방법으로 기판위에 수직 배양된 탄소나노튜브로부터 직접 탄소나노튜브 다발을 잡아당기면, 탄소나노튜브들 사이에 반데르발스 힘에 의해 실처럼 계속적으로 뽑혀 나온다. 탄소나노튜브 실은 높은 탄성과 철의 100배에 달하는 강도를 가지고 있어서 방탄복에 유용하고 뛰어난 전기 전도도와 열전도 물성 때문에 기능성 복합직물로도 활용이 가능합니다. 탄소나노튜브는 지난 2002년에 첫 등장했지만, 아직 세계적으로 상용화가 안 된 소재입니다. 이처럼 고성능 방탄복과 항공우주 분.. 더보기
휘어지는 유기태양전지의 효율 높이기 유기태양전지는 반도체고분자의 광반응을 통해 전기에너지를 생산하면서도 고가의 실리콘을 사용하지 않아 가격이 저렴합니다. 또 잘 휘고 투명해 여러 분야에 적용 가능한 미래 친환경 에너지원입니다. 유기태양전지는 휴대 전자기기나 스마트 의류, BIPV(Building Integration Photovoltaic : 건물 외피에 전지판을 이용하는 건물 외장형 태양광 발전) 등 다양한 분야에 응용될 수 있습니다. 그런데 효율이 문제였습니다. 유기태양전지가 다른 태양전지에 비해 효율이 낮은 중요한 이유 중 하나는 태양빛을 받아 전자와 정공을 형성시키는 반도체고분자의 수송특성이 낮기 때문에 생성된 전자나 정공이 효율적으로 외부로 전달되지 못한다는 점입니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 반도체고분자의 수송 특성을 향상시.. 더보기