울산과학기술원(UNIST)은 이창영 에너지·화학공학부 교수팀이 ‘소금 결정’을 이용해 탄소나노튜브를 상온·상압에서 쉽게 관찰할 기술을 개발했다고 13일 밝혔다.
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하지만 크기가 너무 작아 일반 광학현미경으로는 관찰하기 어려웠다. 전자빔을 이용한 전자현미경이나 원자 사이의 힘을 이용한 원자힘 현미경으로 관찰할 수 있지만 사용 방법이 까다롭고, 관찰 면적이 제한적이었다.
연구팀은 일상생활에서 쉽게 접할 수 있는 소금에 주목했다. 탄소나노튜브에 소금물을 떨어뜨린 후 전기장을 가하면, 소금 이온이 탄소나노튜브 외부 표면을 따라 이동하면서 소금 결정을 형성한다.
이를 통해 광학현미경만으로도 넓은 면적에 분포된 탄소나노튜브를 관찰할 수 있다. 소금 결정은 물에 잘 녹아 탄소나노튜브를 손상시키지 않고, 씻어내기 전에는 안정적이라 반영구적으로 탄소나노튜브를 시각화할 수도 있다.
탄소나노튜브 위에 형성된 소금결정은 탄소나노튜브의 광학신호를 수백 배까지 증폭시켰다. 물질이 빛을 받으면 내부 분자가 빛 에너지와 상호작용해 광학 신호를 방출한다. 이 신호를 증폭해 분석하면 물질 특성을 알 수 있다.
연구팀은 또 소금을 이용해 아주 작은 양의 포도당과 요소 같은 분자를 탄소나노튜브 외부표면으로 이동시키고, 이를 탐지했다. 탄소나노튜브 외부 표면에 형성된 소금이 백경 분의 1몰이 포함된 분자도 찾아낼 정도로 광학 신호를 증폭했다. .
이창영 교수는 “일반적 온도와 압력에서 나노 재료를 손상하지 않으면서 실시간으로 물성을 측정 가능하다는 게 이 기술의 핵심”이라며 “나노 재료와 나노 현상 연구에 널리 응용될 것”이라고 기대했다.
연구는 나노 분야 국제 학술지인 ‘나노 레터스(Nano Letters)’의 표지 논문으로 선정돼 지난 12일자로 출판됐다.
