나노기술 및 정책 정보

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도쿄(東京)대학, 오사카(大阪)대학 등의 공동 연구그룹이 유기 분자의 특정 위치에 구리 바늘을 접근시켜 화학 반응을 일으킴으로써, 나노 탄소 재료의 일종인 나노 그래핀을 생성하는 데 성공함. 연구진은 원자간력 현미경의 관찰에 사용되는 바늘을 이용하여 저온, 즉 분자에 거의 열에너지가 주어지지 않는 조건에서 수소를 가져가는 반응을 일으켜 보기로 계획했으며, 이 때 바늘의 끝은 구리로 되어 있어 구리 표면과 마찬가지로 촉매로서의 효과를 발휘할 것이라 예상함. 분자의 다른 위치에 바늘을 접근시켜도 아무것도 일어나지 않은 반편, 돌출된 수소 원자에 바늘을 접근시킨 결과, 그 수소 원자가 바늘로 이동하여 분자의 조성이 변화됨. 다른 돌출된 수소 원자에 바늘을 접근 시키자 그 수소도 분자로부터 떨어지게 되어 원하는 나노 그래핀을 얻을 수 있었음. 바늘 구리 원자와 수소 원자 사이에 당기는 상호 작용이 발생하여 원래의 탄소 원자와 수소 원자와 공유 결합이 끊어지는 것이 밝혀졌으며, 분자의 돌출된 수소 원자에 바늘이 가까워질수록 분자로부터 수소 원자를 제거하는 데 필요한 활성화 에너지가 감소하는 것으로 나타남. 본 연구 성과는 원자 스케일의 정밀한 조작에 의해 촉매를 특정 반응 부위에 접근시켜 화학 반응을 일으키는 것으로, 향후 복잡한 촉매 반응의 메커니즘을 규명할뿐만 아니라 지금까지 합성 불가능했던 기능 나노 물질을 창조하는 새로운 방법이 될 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 ‘Nano Letters’ (“Manipulable Metal Catalyst for Nanographene Synthesis”) 지에 게재됨.