나노기술 및 정책 정보

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● Toshiaki Kato 교수(Tohoku University) 연구팀은 탄소나노튜브(CNT)의 원자 배열 특성인 카이랄성을 제어해 초고순도의 CNT를 합성하는 새로운 촉매를 발견

● 연구팀은 니켈(Ni)을 기본 촉매로 이용해 다수의 이원계 촉매를 제작한 다음 그 중에서 가장 성능이 좋은 니켈주석(NiSn) 촉매에 제3인자를 추가해 18종의 삼원계 촉매를 만든 결과, 철(Fe)을 혼합한 NiSnFe 촉매의 CNT 합성량이 NiSn보다 6배 이상 높은 것을 확인하고, 합성 온도, 전처리 등 합성 조건을 최적화해 NiSnFe 촉매로 95% 이상의 초고순도 CNT를 합성하는 데 성공

● 이어 연구팀은 합성 메커니즘을 자세히 분석한 결과, NiSnFe 촉매 나노 입자가 Ni 코어와 산화니켈(NiO) 셸로 나눠지고 Ni 코어 부분이 Ni+Sn과 Ni+Fe 영역으로 몰리는 것을 확인했으며, 이 중 Ni+Sn 코어에 있는 Ni3Sn이라는 특이한 결정의 원자 배열이 CNT의 카이랄성을 결정하는 핵심 요소라는 점을 규명

● 연구팀은 본 연구 성과를 이용해 합성한 초고순도 CNT를 고성능 반도체 기기로 응용하는 연구도 진행 중으로 향후 기존 성능을 크게 능가하는 혁신적인 반도체 기기가 개발될 것으로 기대

ACS Nano (2024.08.20.), Synthesis of Ultrahigh-Purity (6,5) Carbon Nanotubes Using a Trimetallic Catalyst