나노기술 및 정책 정보

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● 일본 이화학연구소의 코자와 다이치 연구원 연구팀이 합성 직후의 청정한 표면을 갖는 ‘가교 탄소나노튜브’에 ‘양자 결함’이라 불리는 발광체를 도입하는 방법을 개발

● 탄소나노튜브에 유기분자를 성기게 결합시킴으로써 양자 결함을 도입할 수 있으며, 탄소나노튜브를 실리콘 기판 홈에 가교시키면 일반적인 용액 분산 탄소나노튜브에 비해 발광 효율이 몇 배나 높아지기 때문에 양자 결함을 도입할 경우 고성능의 양자 광원이 될 것이라 기대되어 왔지만 기존의 양자 결함 도입 방법은 용액에서만 가능했음

● 연구팀은 유기분자의 증기를 이용하여 반응시킴으로써 가교된 채 양자 결함을 도입하는 데 성공

● Si 기판의 약 0.5~3.0μm(마이크로미터) 크기의 홈에 탄소나노튜브를 다수 합성하여 가교시킨 후, Si 기판과 유기 분자의 요오드벤젠을 유리 셀에 봉입하고 요오드벤젠의 증기를 탄소나노튜브에 흡착시킨 다음 자외선을 조사(照射)하자 광화학 반응이 시작되어 가교 탄소나노튜브에 요오드벤젠이 성기게 결합된 양자 결함이 도입

● 2,000개 이상의 탄소나노튜브의 반응 전후 발광 스펙트럼을 비교한 결과 튜브 지름에 따라 반응성 및 발광 특성이 나타나는 것을 규명

● 본 연구성과는 탄소나노튜브를 이용한 양자 광원의 고성능화로 이어질 것으로 기대되며, 특히 탄소나노튜브 단일 광자원은 실온에서 동작하는 통신 파장대의 광자원으로 소형화·장거리 전송에 적합하기 때문에 향후 양자통신에 응용될 것으로 전망

※ Nature Communications 게재(2022.05.20.), “Formation of Organic Color Centers in Air-Suspended Carbon Nanotu”