나노기술 및 정책 정보

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● 영국 University of Bristol의 Anthony P. Davis 교수와 Kassel University의 Claudia Backes 교수 공동 연구팀이 중국 상하이 자오통 대학교의 연구팀과 공동으로 층의 분자가 비교적 약한 비공유 결합에 의해 형성되는 2D 나노시트를 개발

● 지금까지 연구원들은 원자 결합으로 이루어진 초박막 시트를 개발함으로써 다양한 2D 나노물질을 개발하였고, 본 시트는 일반적으로 결정체를 박리하여 제작

● 이러한 과정은 시트 내의 원자 사이에는 강한 공유 결합, 층과 층 사이에는 약한 결합으로 인해 가능하였으며, 약한 결합으로 이루어진 원자로 시트를 만드는 것은 결합력이 약하기 때문에 지탱할 수 없을 것이라 여겨져 왔음.

● 이에 연구팀은 약한 결합인 비공유 결합으로만 결합하더라도 서로 붙을 수 있을 만큼 강한 상태를 유지하는 2D 시트를 만드는 것이 가능하다는 것을 발견

● 이러한 시트를 만드는 비결은 여러 지점에서 결합할 수 있는 분자를 사용하는 것에 있으며, 리간드(전자공여체)와 양이온(전자수용체)으로 인해 결합 네트워크가 형성될 수 있는 초분자 조정 복합체(supramolecular coordination complexe)에 기초

● 연구팀은 별 모양으로 형성되는 속성을 가진 분자를 이용하였으며, 분자 내 각각의 별 형태는 주변의 별들과 12개의 점으로 된 약한 이중 결합을 형성

● 특히, 별 모양 형태로 인하여 분자 결합 역할을 하는 방향족 화합물의 결합이 가능했기 때문에 분자 내 많은 수의 결합은 공유 결합이 없음에도 불구하고 분자들이 서로 연결됨.

● 연구팀은 액체에 결정체를 매달아 초음파를 통해 시트를 제작하였으며, 그 결과 각각의 시트는 연결된 별들의 층으로 이루어져 있는 겹겹이 쌓인 형태가 되었으며, 해당 시트는 공유 결합으로 제작한 시트와 마찬가지로 시트 간 결합이 약해 박리하는 것이 가능

※ Nature 게재(2022.02.23.), “Free-standing homochiral 2D monolayers by exfoliation of molecular crystals”