KAIST 조성오 교수팀, 전자빔 조사를 이용한 나노나무(nanotree) 합성기술 개발
전자빔 조사법으로 합성된 나노나무의 전자현미경
조성오 교수
나노입자, 나노막대 (nanorod), 나노선 (nanowire) 등은 독특한 물리, 화학적 특성을 가지기 때문에 최근 전세계적으로 합성 및 이용 연구가 활발하다. 그런데 趙 교수팀이 개발한 나노나무 구조는 0차원의 나노입자와 1차원의 나노막대로 이루어진 3차원적인 계층구조를 가지고 있어 나노입자 또는 나노막대 등보다 훨씬 더 복잡한 기능을 할 수 있다. 특히 개발된 방법을 이용하면, 전자빔을 국부적인 위치에 조사시키거나 마스크를 이용하여 패턴화된 나노나무 구조를 만들 수 있을 뿐 아니라 줄기와 가지를 이종의 물질로 만들 수 있고 더불어 가지 수가 수 천개에 달해 표면적이 매우 넓은 나노구조를 만들 수 있는 이점이 있다. 따라서 태양전지, 나노광학소자, 센서, 바이오 및 의료분야 등 광범위한 분야에 이용될 수 있다. 예를 들면, 나노나무의 가지는 광-전기 변환효율이 높은 물질로 줄기부분은 전기전도성이 높은 물질로 만들면 효율이 높은 태양전지를 만들 수 있다거나, 줄기는 암을 찾는 물질로 가지는 암을 공격하는 물질로 만들어 암치료 디바이스로 이용될 수 있다.
전자빔을 이용한 나노나무 합성기술에 관한 연구결과는 나노재료분야의 권위있는 학술지인 Advanced Materials의 Early View(online) 최근호에 게재되었다. 한편, 趙 교수팀은 올 초에도 전자빔을 폴리머 나노입자에 조사함으로써 대면적의 규칙적인 나노기공 구조를 제조할 수 있는 기술을 최초로 밝혀 그 결과물이 Advanced Materials誌에 게재된 바 있다. 이러한 전자빔을 이용한 나노구조 제조기술은 전자빔이 에너지를 가진 입자로 이루어져있다는 것과 전기적 전하를 가지고 있다는 사실을 이용한 것이다. 곧, 전자빔이 물질에 조사되면 그 물질이 분해되면서 화학적으로 활성화된 물질들을 발생하게 되는데, 이 활성종들이 서로 결합하면서 원래물질과 전혀 다른 물질들을 합성하게 된다. 이 합성과정에 전자빔이 가진 음전하와 물질과의 상호작용에 의해 특정한 형태의 전기장이 발생하게 되고 이로 인해 새로운 나노구조를 가진 물질이 합성된다. 이 때 물질에 조사하는 전자빔의 양과 속도 등을 변화시키면 발생하는 나노구조의 형태를 조절할 수 있다.
연구팀은 전자빔이나 이온빔과 같은 방사선 기술 (radiation technology; RT)과 나노물질이나 나노구조를 합성 및 이용하려는 나노기술 (nanotechnology; NT)을 융합하는 RNT (radiation nanotechnology)을 개척하고, 확산시키는 데 주력하고 있다. 이와 같은 RNT 융합기술은 방사선을 물질에 조사하는 것만으로 나노구조물질을 제조할 수 있기 때문에 단순한 공정으로 나노물질을 고속, 대량으로 생산해 낼 수 있을 뿐 아니라, 방사선의 조사면적을 수 m2 이상으로 얼마든지 쉽게 늘릴 수 있기 때문에 나노물질을 대면적으로 생산해 낼 수 있는 장점을 가진다. 따라서 RNT 융합기술은 현재 기초연구수준에 머무르고 있는 나노구조물질 관련기술을 실제 산업적 이용으로까지 끌어 올리는데 중요한 기여를 할 것으로 전망된다.
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이 보도자료는 한국과학기술원(KAIST)가(이) 작성해 뉴스와이어 서비스를 통해 배포한 뉴스입니다.
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2019년 10월 24일 09:00
