카를스루에 공과대학(Karlsruhe Institute of Technology)의 연구진은 내벽 및 외벽의 전자 유형(반도체 또는 금속)에 따라서 이중벽 탄소 나노튜브를 분리할 수 있는 새로운 기술을 개발했다. 이 연구결과는 반도체성 나노튜브로 전계 효과 트랜지스터를 만들거나 금속성 나노튜브로 초전도체를 만들 수 있게 한다.

이중벽 탄소 나노튜브는 두 개의 동심원 단일벽 탄소 나노튜브로 구성되어 있다. 이중벽 탄소 나노튜브는 내부 벽 또는 외부 벽의 전자 유형(금속 또는 반도체)에 따라서 4 개의 종류로 분류될 수 있다.

두 개의 벽 사이의 전기적 및 물리적 커플링(coupling)은 새로운 특성을 이끌 수 있다. 그래서 이러한 특성을 적절하게 조절할 수 있다면 초전도성 발현과 같은 새로운 결과를 도출할 수 있다.

이중벽 탄소 나노튜브는 다중벽 탄소 나노튜브의 가장 간단한 형태이기 때문에 새로운 특성을 파악하는 연구에 적합하다. 반도체성만을 가진 이중벽 탄소 나노튜브는 화학적 및 생물학적 센서로서 이상적이다. 지금까지는 외부 벽의 전자 유형만을 기준으로 이중벽 탄소 나노튜브를 분리할 수 있었다.

이번 연구진은 계면 활성제를 사용해서 내부 벽 및 외부 벽의 전자 유형에 따라서 이중벽 탄소 나노튜브를 분리하는데 최초로 성공했다. 그래서 내부 벽 및 외부 벽의 전자 유형에 따라서 M(금속성)@M, S(반도체성)@M, M@S, S@S로 분리할 수 있었다.

향후 연구는 이중벽 탄소 나노튜브의 키랄성을 제어하는 것이 될 것이다. 단일벽 탄소 나노튜브의 키랄성만을 조절할 수 있었는데, 이번 연구로 이중벽 탄소 나노튜브의 키랄성 제어할 수 있을 것이다.

이 연구결과는 저널 Nature Nanotechnology에 “Inner- and outer-wall sorting of double-walled carbon nanotubes” 라는 제목으로 게재되었다(doi:10.1038/nnano.2017.207).