나노기술 및 정책 정보

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최근 중국 네이멍구(内蒙古, 내몽골) 농업 대학교 재료과학 및 예술 디자인 대학 궈저위(郭澤宇) 교수 연구팀은 나노섬유 템플릿(Nanofiber template) 방법에 따라 중공 그래핀 마이크로 튜브(Hollow graphene microtubules) 개발하여 Field Emission 분야에 응용성을 보여주었음.

연구팀은 그래핀 나노시트를 연결하여 형성한 그래핀 중공 마이크로 튜브(GHMs)를 간단하게 제조할 수 있는 공법을 개발하였으며, 반응 조건을 변경하여 100-500nm 범위에서 튜브 지름을 조절하였음.

연구팀은 암모니아 분위기에서 산화 그래핀(G-O)/PAN 탄소 섬유를 어닐링(annealing)할 때 그래핀 나노시트 가장자리의 N 원자는 C 원자를 대체할 수 있고, 그래핀은 이음매 없는 연결(Seamless connection)을 할 수 있다는 점을 발견하였으며, G-O/탄소 나노섬유 프레임은 구속 템플릿 역할을 하며 그래핀 플레이크의 휘어진 부분을 둘러싼 튜브 모양 구조를 형성시켰음.

이번 연구개발 성과는 디바이스의 필드 에미션 분야에서 밝은 응용 전망을 보이고 있으며, 관련 필드 에미션은 낮은 개시 전압(0.18V/μm(J=10μA/cm2)), 낮은 임계값 필드(0.35V/μm(at J=10mA/cm2) 및 높은 필드 에미션 안정성을 가지는 것으로 나타났음.

연구팀이 개발한 지름에 대해 조절이 가능한 그래핀 마이크로 튜브는 바이오 의학, 약물 탑재 체, 농업 화학 비료, 바이오매스 광합(光合) 작용 분야에서 잠재적 응용 전망을 가짐.

궈저위(郭澤宇) 교수 연구팀은 중국 칭화(淸華, 청화) 대학교, 미국 펜실베이니아 주립 대학교(Pennsylvania State University), 한국 울산과학기술원(UNIST) 연구팀과 공동 연구를 수행하였음.

이번 연구는 중국 국가자연과학기금위원회(NSFC)와 네이멍구(内蒙古, 내몽골) 자연과학기금위원회 관련 과학연구 프로젝트 비용, 네이멍구(内蒙古, 내몽골) 과학기술 연구개발 프로젝트(관건적인 기술 개발 프로젝트) 비용, 네이멍구(内蒙古, 내몽골) 청년 과학기술 영재(英才) 지원 프로젝트 비용, 네이멍구(内蒙古, 내몽골) 대학교 과학연구 프로젝트 비용 지원을 받아 수행되었음.

본 연구 성과는 ‘Carbon’ ("Hollow ‘graphene’ microtubes using a polyacrylonitrile nanofiber template and their potential applications of field emission") 지에 게재됨.