나노기술 및 정책 정보

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● 중국 다롄이공대학교 화공대학 루안후이 교수 연구팀은 비대칭 위상 전환 방향성 자체 조립 방법을 이용하여 고리 모양의 나노 탄소 용액 합성법을 개발

● 나노탄소 소재는 비표면적이 크고 화학 및 열 안정성이 강하며, 높은 전도성 등 강점을 보유하고 있어 다양한 분야에서 폭넓게 응용되고 있으며, 특정 형태의 나노 탄소 소재를 정밀하게 합성할 방법은 주요 연구 과제 중 하나 

● 고리 모양의 나노 탄소는 전형적인 2차원 소재로서 저차원 시스템 속에서도 물질 전송이 가능하며, 이론적으로 이상적인 모델 소재로 평가를 받고 있는 동시에 물리화학 특성을 보유하고 있는데 예를 들면 고리 반경과 관련된 자기 응답, 고리 곡률과 관련된 기계 전기 효과 등은 바이오센서, 전자기 설비, 에너지 저장 등 분야에서 폭 넓은 응용 전망을 보유

● 하지만 용액 속에서는 계면 에너지의 원리에 기반하여 분자가 템플릿 가이드가 없이도 동일한 방향의 구조를 생성하는 경향을 나타내기 때문에 지금까지는 아직 고리 모양의 나노 탄소 소재 관련 내용은 보도가 되지 않고 있는 상황

● 연구팀은 비대칭 위상 전환을 통해 특정 방향으로 자체 조립을 유도하는 방법을 혁신적으로 활용하고, 이중 표면 활성제인 18알코올/F127이 용액 속에서 특정 방향으로 자체 조립을 통해 형성된 고리 모양의 접착제를 템플릿으로 사용한 동시에 폴리 벤젠(polybenzene)과 프로 마진(promazine)을 탄소 전구체로 사용하여 시리즈 나노 탄소 고리를 합성

● 연구팀은 고리 형성 과정 동력학에 대한 연구를 통해 고리 모양의 전구체 미셀(micelle)의 형성은 18알코올이 미셀 내부에서 비대칭 위상으로 전환하여 구동하는 ‘뾰족하고 뾰족한’ 융합 과정에 의존한다는 점을 발견

● 본 연구를 실행하는 과정에서 개발한 고리 모양의 나노 소재 합성 방법은 나노 탄소 소재의 모양과 구조를 풍부히 하고 있으며, 금속 및 금속 산화물 나노 고리 소재 양산을 위한 새로운 방향을 제시

※ 용어설명

- 미셀(micelle): 계면활성제가 일정 농도 이상에서 모인 집합체로, 계면활성제가 물에 녹는 경우 일정 농도 이상이 되면 소수성 부분이 핵을 형성하고 친수성 부분은 물과 닿는 표면을 형성 

※ ACS Cent. Sci. 게재(2021.07.29.), “Selective synthesis of carbon nanorings via asymmetric intramicellar phase-transition induced tip-to-tip assembly”