탄소나노튜브 초음파 절단 비밀 풀었다

(아주경제 권석림 기자) 김경석 미국 브라운대 교수와 이광렬 한국과학기술연구원(KIST) 계산과학센터 박사팀은 4일 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT)가 물속에서 초음파에 의해 절단되는 과정을 컴퓨터 시뮬레이션과 실험을 통해 규명했다고 밝혔다.

최근 영국 ‘왕립학술원회보 A(Proceedings of the Royal Society A)’에 발표된 이 연구결과는 탄소나노튜브의 정밀도와 품질 향상에 기여, 전자공학과 바이오의학, 에너지, 광학 등 다양한 분야에서 탄소나노튜브의 활용도를 더욱 높일 것으로 기대된다.

탄소나노튜브는 탄소 원자가 6각형 벌집 모양으로 결합, 빨대 같은 형태를 이루는 물질로 물리적, 전기적 특성이 우수해 꿈의 신소재로 주목받고 있다.

연구진은 이 연구에서 컴퓨터 시뮬레이션과 실험을 통해 탄소나노튜브가 높은 온도에 녹거나 양쪽으로 당겨져서 끊기는 게 아니라 거품 붕괴 때 탄소나노튜브가 압축되면서 중간이 구겨지듯 휘어지며 끊어진다는 사실을 밝혀냈다.

이 박사는 “탄소나노튜브가 압축되는 과정에서 곳곳에 비틀린 흔적 같은 구조적 변형이 일어나는 것으로 확인됐으며 이런 변형은 향후 탄소나노튜브를 전자소자 등으로 활용할 때 원하는 특성을 부여하는 데 활용될 수 있다고 연구진을 밝혔다.

김 교수는 “지금까지 어떤 물질에서도 이렇게 압축에 의해 원자가 튕겨나가면서 부서지는 현상은 관찰된 적이 없었다”며 “이 연구결과를 활용하면 탄소나노튜브의 지름과 절단 속도 등을 원하는 대로 설계할 수 있을 것”이라고 말했다.