울산

검색
닫기

UNIST, 소금렌즈로 나노재료 분석 기술 개발

0

- +

에너지 및 화학공학부 이창영 교수팀
소금결정 이용, 탄소나노튜브 쉽게 관찰

사진 왼쪽부터 민혜기 연구원, 김윤태 연구원, 이창영 교수.(사진 = UNIST 제공)

사진 왼쪽부터 민혜기 연구원, 김윤태 연구원, 이창영 교수.(사진 = UNIST 제공)
소금을 이용해 나노 재료를 분석하는 기술이 개발돼 나노 연구에 다양하게 활용될 것으로 보인다.

유니스트(UNIST, 울산과학기술원, 총장 이용훈) 에너지 및 화학공학부 이창영 교수팀은 소금 결정을 이용해 탄소나노튜브를 상온 · 상압에서 쉽게 관찰할 수 있는 기술을 개발했다고 13일 밝혔다.

탄소나노튜브 표면에 소금결정 '옷'을 입혀 튜브의 위치와 모양을 관찰 할 수 있다는 거다.

튜브 위에 만들어진 소금결정들은 나노물질을 관찰 하는 렌즈 역할도 한다.

탄소원자가 육각형으로 결합해 원통 모양으로 연결된 탄소나노튜브는 특이한 기계 · 전기적 성질로 주목을 받는 소재이다.

하지만 그 크기가 너무 작아서 일반적인 광학현미경으로 관찰하기 어렵다.

전자빔을 이용한 전자현미경이나 원자 사이의 힘을 이용한 원자힘 현미경 등으로 관찰이 가능하지만 사용 방법이 까다롭거나 관찰 가능한 면적에 제한돼 있다.

연구팀은 주변에서 흔히 볼 수 있는 소금을 이용해서 이러한 한계들을 극복했다.

1차원으로 정렬된 탄소나노튜브에 소금물을 떨어뜨린 후 전기장을 가하면, 소금 이온이 튜브 외부 표면을 따라 이동하면서 소금 결정을 형성하게 된다.

소금결정 '옷' 들은 실험실에서 일반적으로 사용하는 광학현미경만으로도 넓은 면적에 분포된 탄소나노튜브를 관찰 할 수 있다는 거다.

소금 결정은 물에 잘 녹아 탄소나노튜브를 손상하지 않는 데다 씻어내기 전에는 안정적이라 반영구적으로 튜브를 시각화 할 수 있다.

'나노 레터스(Nano Letters)' 표지 논문에 실린 '소금렌즈'를 통한 광학신호 증폭.(사진 = UNIST 제공)

'나노 레터스(Nano Letters)' 표지 논문에 실린 '소금렌즈'를 통한 광학신호 증폭.(사진 = UNIST 제공)
연구팀은 탄소나노튜브 위에 형성된 소금결정이 탄소나노튜브의 광학신호를 수백 배까지 증폭시킬 수 있다는 사실도 밝혔다.

소금 결정이 광학 신호 증폭시키는 렌즈 역할을 하는 셈이다.

연구팀은 소금 렌즈를 이용해 탄소나노튜브의 전기적 특성이나 지름까지 손쉽게 알아냈다.

제1저자인 김윤태 유니스트 에너지 및 화학공학부 박사는 "광학 신호를 증폭하는 정도는 소금 종류에 따른 굴절률 변화와 소금 결정의 모양과 크기로 조절할 수 있다"고 말했다.

연구팀은 더 나아가 소금 렌즈로 극미량의 포도당(glucose)과 요소(urea) 같은 분자를, 탄소나노튜브 외부표면을 통해 이동시킨 뒤 탐지해내는 데도 성공했다.

탄소나노튜브 외부 표면에 형성된 소금 렌즈가 백경 분의 1몰(M)이 포함된 분자도 찾아낼 정도로 광학 신호를 증폭한 거다.

이창영 교수는 "일반적인 온도와 압력에서 나노 재료를 손상하지 않으면서 실시간으로 물성을 측정 가능하다는 게 이 기술의 핵심이다. 나노 재료와 나노 현상 연구에 널리 응용될 것"이라고 말했다.

이번 연구는 나노 분야의 세계적인 권위지인 '나노 레터스(Nano Letters)'의 지난 12일자 표지 논문으로 선정됐다.

추천기사

스페셜 이슈

많이 본 뉴스