[논문]산화물 나노튜브 구조체 제작 방법 및 그 응용

유현준; 배창득; 김현철; 윤영진; 김명준; 신현정

doi:10.5757/jkvs.2010.19.2.105

[국내논문] 산화물 나노튜브 구조체 제작 방법 및 그 응용
Nanotubular Structures of Oxides and Their Applications 원문보기

韓國眞空學會誌 = Journal of the Korean Vacuum Society, v.19 no.2, 2010년, pp.105 - 113

유현준 (국민대학교 신소재공학부) , 배창득 (연세대학교 신소재공학과) , 김현철 (국민대학교 신소재공학부) , 윤영진 (국민대학교 신소재공학부) , 김명준 (국민대학교 신소재공학부) , 신현정 (국민대학교 신소재공학부)

초록
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일차원 나노튜브는 구조는 높은 비표면적, 내부의 빈 공간 및 특유의 물리적 특징을 제공한다. 1차원 산화물 나노튜브 구조물의 합성 방법에 따라 나누어 정리하여 논의하였다. 나노 기판을 이용한 나노튜브 합성은 고른 물리적 구조를 가지는 나노튜브를 대량으로 합성하는데 있어서 이상적인 방법으로서 기판의 형태를 상대적으로 용의하게 조절함으로써 1차원 나노튜브 구조물의 특성을 극대화하였다. 극대화된 특성을 이용한 여러 응용 분야에 대한 연구를 정리하여 제시하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

One-dimensional nanostructures have been researched widely because of its unique physical properties such as optical, electrical, mechanical, and chemical properties in comparison with bulk structures. Especially nanotubular structures are able to provide larger surface area, capability to load purposeful materials, and unique mechanical modulus. We reviewed the oxide nanotube technology with focusing on the method of template-directed fabrication. We can easily control of physical dimensions of nanotubes by control of nanotemplate and fabrication condition. and template-directed fabrication is ideal tool to fabricate the amount of monodisperse nanotubes. They have potentials for application in solar cell, drug-delivery, Li-ion batteries and photocatalyst. We discussed these potential applications and research trends.

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

이러한 구조적 특징들은 이러한 1차원 나노튜브 구조물을 지금까지와는 전혀 다른 물리화학적인 물성을 발현할 수 있는 독창적인 구조물로서 향후 새로운 응용처들이 기대된다. 이 논문에서는 이러한 1차원 나노튜브소재들의 제작법을 소개하고 가능성 있는 응용에 대해서 기술하기로 한다.
본 논문에서는 1차원 산화물 나노튜브 구조물의 합성 방법 및 응용 연구에 대하여 논의하였다. 산화물 나노튜브는 넓은 비표면적과 내부 공간 등의 특징으로 인하여 신 재생 에너지 분야를 비롯한 바이오 등 많은 산업 분야에 이상적인 구조를 제공하고 있다.

제안 방법

국민대학교 신소재공학부 기능성 산화물 응용 연구실에 서는 AAO 나노 기판과 ALD방법을 이용하여 나노 약물 전달체의 합성을 보고하였다 [31]. 위 연구에서 본 연구팀은 한쪽 벽이 막힌 구조의 나노튜브를 합성하였고, 내부에 염료 및 자성 입자를 탑재 하고 개구를 SiO₂를 이용하여 밀봉 하였다. 이러한 자성입자의 탑재는 약물의 방출 위치의 조절에 대하여 매우 중요한 역할을 할 수 있다.

대상 데이터

1994년 미국 플로리다 대학의 Martin 교수 연구팀의 제조 방법은 실린더 형태의 나노 기공을 갖는 얇은 막을 템플레이트로 사용하여 간단한 졸-겔 용액에 담가 짧은 시간 동안에 반응을 진행시킨다. 사용되는 템플레이트는 폴리카보네이트(PC)와 양극산화알루미늄(AAO) 멤브레인이며 다양한 졸-겔 반응이 시도되었다. TiO₂, WO₃, ZnO, V₂O₅, MnO₂, Co₃O₄와 같은 다양한 물질의 나노튜브를 제작, 보고하였다 [9].

성능/효과

또한 증착 온도에 따라 원하는 결정상을 얻을 수 있기 때문에 결정형 나노튜브 또한 손쉽게 얻을 수 있다. 셋째, 이렇게 얻어지는 박막의 두께는 외부의 입력 프로그램에 따라 1옹스트롱 이하로 제어될 수 있기 때문에 나노튜브 벽두께의 초정밀 제어가 가능하다. 뿐만 아니라 템플레이트 원자층 증착 법은 우수한 도포성, 대량생산 등의 기존의 원자층 증착법이 갖는 모든 장점을 동시에 갖는다.
이러한 나노선은 리튬 전지의 전극으로 여러 장점이 있다. 첫 번째로 리튬의 삽입 반응 시 발생하는 부피 팽창으로 인한 힘을 효과적으로 억제시킬 수 있어 벌크상태에서 나타나는 재료의 붕괴현상을 줄일 수 있으며, 일차원적인 나노구조는 리튬 삽입 반응 시생성 되는 전자의 이동을 빠르게 하여 전자의 손실을 최대로할 수 있다. 그리고 개개의 나노선이 직접 전극과 맞닿아 있기 때문에 전자 이동을 극대화할 수 있다.

후속연구

1차원 나노튜브 구조물 소재는 다른 나노 소재(나노입자, 나노로드, 나노선)들에 비해 월등하게 큰 비표면적(specific surface area), 내부의 빈 공간 구조, 내벽과 외벽을 가지는 이중 1차원 구조, 그리고 무한대에 접근하는 큰 곡률을 가진다는 구조적인 특징이 있다. 이러한 구조적 특징들은 이러한 1차원 나노튜브 구조물을 지금까지와는 전혀 다른 물리화학적인 물성을 발현할 수 있는 독창적인 구조물로서 향후 새로운 응용처들이 기대된다. 이 논문에서는 이러한 1차원 나노튜브소재들의 제작법을 소개하고 가능성 있는 응용에 대해서 기술하기로 한다.
따라서 나노튜브는 1차원적 양자효과와 더불어 2차원적 quantum well 양자효과가 모두 기대된다. 특히, 10 nm 이하의 두께를 가지는 산화물/금속 혹은 금속/반도체 등의 이종접합을 가지는 나노튜브 혹은 케이블에서는 나노크기효과와 1, 2차원 복합적 양자효과의 결합으로 새로운 물리적 화학적 현상이 기대되어지며 이를 응용한 새로운 전자논리소자의 출현도 가능할 것으로 판단된다.
이러한 나노튜브의 응용은 높은 비 표면적과 1차원적 나노튜브 기공을 이용하여 높은 광촉매 응용이 가능하다. 이러한 나노튜브의 광촉매 응용은 아직 기초 단계이며, 향후 높은 응용성이 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	일차원 나노튜브가 제공하는 특징은 무엇인가?	일차원 나노튜브는 구조는 높은 비표면적, 내부의 빈 공간 및 특유의 물리적 특징을 제공한다. 1차원 산화물 나노튜브 구조물의 합성 방법에 따라 나누어 정리하여 논의하였다.
	나노 기판을 이용한 나노튜브 합성은 어떤 것에 이상적인 방법인가?	1차원 산화물 나노튜브 구조물의 합성 방법에 따라 나누어 정리하여 논의하였다. 나노 기판을 이용한 나노튜브 합성은 고른 물리적 구조를 가지는 나노튜브를 대량으로 합성하는데 있어서 이상적인 방법으로서 기판의 형태를 상대적으로 용의하게 조절함으로써 1차원 나노튜브 구조물의 특성을 극대화하였다. 극대화된 특성을 이용한 여러 응용 분야에 대한 연구를 정리하여 제시하였다.
	산화물/금속 복합 나노튜브를 이용한 연구는 어떤 것들이 있는가?	이러한 한계를 극복하고자 기능성 산화물(특히 ZnO, ZrO 2 , Al 2 O 3 , SiO 2 및 TiO 2 ) 혹은 산화물/금속 복합 나노튜브를 이용한 1차원 나노소재의 응용에 관한 연구 개발 결과가 최근에 많이 보고되고 있다. 이러한 산화물 나노튜브는 주로 높은 비표면적을 바탕으로 저 비용 염료 감응형 태양전지 [2], 광촉매 [3] 및 이를 이용한 수소 원료 제조, 리튬이온 이차전지 전극 소재 [4], 신 생체 약물 전달 체계 및 고 성능 저온 가스센서 [5] 등으로 응용하는 다양한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 1차원 나노튜브 구조물 소재는 다른 나노 소재(나노입 자, 나노로드, 나노선)들에 비해 월등하게 큰 비표면적 (specific surface area), 내부의 빈 공간 구조, 내벽과 외벽을 가지는 이중 1차원 구조, 그리고 무한대에 접근하는 큰 곡률을 가진다는 구조적인 특징이 있다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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