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2016년 12월 28일 수요일

세계에서 가장 얇은 다이아몬드 나노와이어



(This animation shows molecular building blocks joining the tip of a growing nanowire. Each block consists of a diamondoid -- the smallest possible bit of diamond -- attached to sulfur and copper atoms (yellow and brown spheres). Like LEGO blocks, they only fit together in certain ways that are determined by their size and shape. The copper and sulfur atoms form a conductive wire in the middle, and the diamondoids form an insulating outer shell. Credit: SLAC National Accelerator Laboratory)​

(Fuzzy white clusters of nanowires on a lab bench, with a penny for scale. Assembled with the help of diamondoids, the microscopic nanowires can be seen with the naked eye because the strong mutual attraction between their diamondoid shells makes them clump together, in this case by the millions. At top right, an image made with a scanning electron microscope shows nanowire clusters magnified 10,000 times. Credit: SEM image by Hao Yan/SIMES; photo by SLAC National Accelerator Laboratory )​


 과학자들이 탄소 원자 3개 두께에 불과한 다이아몬드 나노와이어 개발에 성공했습니다. 미 국립 가속기 연구소 및 스탠포드 대학의 연구자들은 탄소 원자를 마치 레고 블럭처럼 연결해서 긴 섬유형태로 제조했습니다. (위의 개념도) 연구팀에 의하면 작은 탄소 원자를 매우 정교하게 원하는 방향으로 조립할 수 있다고 합니다.


 탄소는 여러 가지 특징을 가진 소재로 특히 탄소 나노튜브처럼 극미세 탄소 구조물은 전기를 잘 통하기 때문에 미래 반도체 및 전자 소재로 각광을 받고 있습니다. 하지만 이를 원하는 모양으로 제조해서 우리가 원하는 기능을 하게 하는 일은 매우 어려웠습니다.


 연구팀은 구리와 황 원자로 이뤄진 칼코게나이드(chalcogenide) 화합물을 거푸집과 비슷하게 사용해서 탄소 원자들을 결합하는 방식을 사용했습니다. 이 방법은 갑자기 튀어나온 것이 아니라 연구팀이 오래전부터 연구해왔던 방법의 연장 선상에 있습니다. 흥미로운 사실은 이렇게 칼코게나이드를 거푸집으로 탄소 원자를 가까이 다가가게 만들면 반데르 발스 힘에 의해 가까워지면서 쉽게 조립이 된다는 점입니다.  


  이렇게 개발된 다이아몬드 나노와이어는 초미세 회로는 물론 다양한 전자 기기에 활용될 수 있는 가능성이 있습니다. 물론 실제 상용화까지 이르는 길은 간단하지는 않을 것입니다. 블로그를 통해서 소개드리는 수많은 기술이나 방법들은 이전에 나왔던 모든 연구들과 비슷하게 일부만 상용화 되기 때문이죠. 하지만 상용화되는 극히 일부 기술이 세상을 바꿀수도 있습니다.


 나노 스케일의 초미세 탄소 기반 소재는 차세대 반도체 및 전자 소재로 주목받은지 오래지만 아직 상용화까지는 갈 길이 먼 상태입니다. 머지 않은 미래에 실제로 제품화에 성공할 수 있을지 궁금합니다.


 참고


   Hybrid metal-organic chalcogenide nanowires with electrically conductive inorganic core through diamondoid–directed assembly, Nature Materialsnature.com/articles/doi:10.1038/nmat4823                                         

http://phys.org/news/2016-12-world-smallest-diamonds-wires-atoms.html#jCp

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