나노기술 및 정책 정보

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● 호주 The ARC Centre of Excellence in Exciton Science, Doherty Institute at the University of Melbourne, 중국 South China Normal University 공동 연구팀이 리소그래피 기술을 사용하지 않고 큰 규모의 탄소나노튜브 어레이를 제작하는 방법을 개발

● 나노튜브 패턴을 제작하기 위해서는 촉매 템플릿이 필요하며, 그러한 템플릿 제작은 리소그레피라 불리는 비싸고 복잡한 과정을 포함하는데, 리소그래피는 마이크로 전자기기와 같이 정교함이 요구되는 산업에서는 필요하지만, 대규모의 하위 기술에 활용하기 위해서는 경제적인 대안이 필요

● 연구팀은 니켈 촉매 입자를 생성시키기 위해 용융 금속이 표면으로부터 누출되는 디웨팅(dewetting) 공정을 적용하였는데 실리카 나노구(nanosphere)의 표면에 형성되어 있는 얇은 금속 막에 열을 가할 경우 금속 섬(metal island)이 형성되고 이것이 나노 크기의 니켈 섬 어레이를 만드는 템플레이트 역할을 수행

● 실리카 입자의 지름은 육각형 나노튜브 배열의 피치(Pitch)를 결정하는 반면, 금속 막의 두께는 니켈-섬의 폭에 영향을 미치고, 결과적으로 탄소 나노튜브의 폭에 영향을 미치게 되며, 나노튜브의 길이는 나노튜브가 얼마나 오랫동안 자랄 수 있는가에 따라 결정됨

● 이를 통해 나노튜브의 모든 기하학적 매개변수는 값비싼 리소그래피를 적용하지 않고 제어될 수 있음.

● 해당 연구를 통해 개발된 탄소 나노튜브를 활용하여 생체모방장치를 개발함으로써 많은 복잡한 문제들의 해결이 가능 

※ 용어설명

- 탄소나노튜브(Carbon nanotube, CNT): 하나의 탄소가 다른 탄소원자와 육각형 벌집무늬로 결합되어 나노직경의 튜브를 이루고 있는 탄소동소체

- 리소그래피(lithography): 마스크를 통과한 광자나 전자, 이온 등을 사용하여 감광막를 변성시키고, 변성된 부분을 화학처리하여 원하는 패턴을 만들어내는 과정

- 디웨팅(dewetting): 액상의 얇은 필름이 기판 위에서 파열되어 작은 물방울들로 변화하는 현상

- 나노구(nanosphere): 직경이 1~100nm(나노미터)로, 표면적이 가장 넓은 형태인 구처럼 생긴 나노구조체

- 피치(Pitch): 육각형 나노튜브 사이의 거리

※ Nanotechnology 게재(2021.10.28.), “Lithography-free synthesis of periodic, vertically-aligned, multi-walled carbon nanotube arrays”