탄소나노소자의 특성과 응용 - CNT의 종류, CNT의 원자구조 및 특징, CNT의 합성, CNT의 응용, 풀러렌의 성질과 응용, 풀러렌유도체의 합성, 그래핀

소개글

탄소나노소자의 특성과 응용 - CNT의 종류, CNT의 원자구조 및 특징, CNT의 합성, CNT의 응용, 풀러렌의 성질과 응용, 풀러렌유도체의 합성, 그래핀 에 대한 보고서 자료입니다.

목차

목차
Ⅰ. 들어가는 말

Ⅱ. 본론
1. 탄소나노튜브 (Carbon nano tube)
1) CNT의 종류
2) CNT의 원자구조 및 특징
3) CNT의 합성
4) CNT의 응용
2. 풀러렌 (Fullerene)
1) 풀러렌의 성질
2) 풀러렌유도체의 합성방법
3) 풀러렌의 응용
3. 그래핀 (Graphene)

Ⅲ. 마치는 말

Ⅳ. 참고문헌

본문내용

의 구조로 외부의 물리적인 힘에 의해 잘 깨지지 않으며, 계산에 의하면 C60의 경우 다이아몬드를 변형시키는 것보다 더 어려우며, 실제로 C60은 윤활제로 사용가능성이 있다. 또한 C60은 알칼리 금속이 혼입되면 초전도체가 되며, 이 초전도체는 순수한 유기물로 된 것이라는 점에서 관심을 갖고 반도체 회사에서 연구중에 있다.
베어링(Bearing)
일본아이치 대학 미우라 코지 교수팀은 C60이 10-6mm 크기의 베어링이 될 수 있다고 증명했다. 미우라는 탄소원자로 연결된 Graphite thin film 2장을 C60의 직경(약 10-6mm)크기만큼 간격을 두어 위 아래로 배열하고, 그 사이에 여러 개의 C60을 늘어놓았다. 그리고 film을 움직여 보려고 하자, film이 매우 매끄럽게 움직였다. Graphite의 탄소가 이루는 육각형과 C60의 육각형이 톱니바퀴와 같이 맞물려, C60이 굴러서 베어링의 역할을 한 것이다.
3. 그래핀 (Graphene)
그래핀(Graphene)은 현재 재료공학이나 물리학분야에서 떠오르는 새로운 물질중의 하나이다. Graphene은 탄소 원자로 구성된 homeycomb lattice의 2차원적인 구조를 가진 모습을 하고 있다. 이 물질은 짧은 연구 기간에도 불구하고 높은 전기적 결정학적으로 인하여 새로운 전자 재료로의 사용 가능성이 매우 높은 물질이다.
현재 Graphene은 많은 연구를 통하여 새로운 응용분야에 대하여 물리적인 증거가 충분히 입증된 상태이다. 단원자 두께로 접착력이 있는 물질로 구성된 박판을 만드는 것은 일반적으로 불가능하다. 거의 대부분의 재료들은 얇은 박막에서 서로 결합하여 부풀어 오르거나 결합이 되지 않는다. 하지만 탄소는 다이아몬드와 같은 결정 구조에서는 공유결합을 통하여 자연에서 가장 강한 물질이 된다. 또한 Graphite는 2차원 구조의 면을 형성하고 3차원적인 결합은 매우 약한 결합을 한다. 그래서 Graphene은 원자 수준의 두께를 가지고 2차원적인 물리 현상을 바탕으로 새로운 차원의 소재로 응용이 가능하다.
AMO nanoelectronics의 연구팀은 Graphene으로부터 top-gate를 가진 FET(Field Effect Transistor)를 만들었다. 기존의 Si과 Oxide 위에 Si이 있는 metal-oxide-insulator MOSFET(SOI MOSFET)와 비교할 때에 Electron mobility와 Hole mobility는 현저히 높게 나타났다.
또한, Bjorn Trauzettel과 그의 연구원들은 Graphite Ribbon으로 구성된 소자를 제안하여 양자 컴퓨터의 응용 가능성을 보여주었다. 이러한 발견을 바탕으로 향후 양자 컴퓨터의 error tolerance를 증가시킬 수 있을 것으로 보인다.
이는 향후 실리콘 기술의 혁신은 새로운 기능과 새로운 물질을 집적함으로써 현실화될 것이다. 이는 CNT와 Graphene으로 나노 전자소자의 가능성을 이미 보여준 탄소는 향후 전자소자에서 가장 가능성 있는 후보물질 중의 하나임을 보여준 것이다.
Graphene의 이러한 다양한 장점에도 불구하고 아직도 연구의 초기 단계에 있으므로 향후 20년 후에나 이러한 기술이 상용화 될 것으로 여겨진다. 하지만 이러한 Graphene을 이용한 연구는 다양한 전자 소자 및 센서에도 지속적으로 연구가 될 것을 여겨진다. 또 다른 응용분야로는 Graphene powder를 이용하여 전지 분야에도 충분히 응용 가능하다. 이는 부피에 비하여 표면적이 매우 넓어서 우수한 전기 전도도로 인하여 전기의 성능을 매우 향상시킬 수 있을 것으로 여겨진다. 특히 현재 CNT도 많은 연구가 되고 있지만 Graphene은 경제적으로 제조가 가능하다는 장점으로 인하여 더욱 매력적인 물질이다.
현재 Graphene의 연구는 아주 최근에 보고되었지만 현재 많은 응용분야에 접근하고 있고 급속도로 연구가 진행되고 있는 분야이므로 새로운 시장 분야를 개척할 가능성이 무궁무진한 소재로 여겨진다.
마치는 말
나노소자의 발달과 함께 문명과 과학도 빠른 속도로 발전해 나가고 있다. 이는 미시적인 것부터 거시적인 분야까지 함께 맞물려 서로 때 놓을 수 없는 관계로 진행해 나가는 것이다. 앞에서 논한 Carbon nano tube와 Fullerene, Graphene의 경우엔 나노소자 중 같은 성분인 탄소를 기반으로 각기 전혀 다른 성질을 가지고 있으면서, 연구의 성과와 기대가 많이 되고 있는 소자 중 하나이다. 이미 국내의 몇 대기업에서는 탄소나노소자를 활용한 전자제품 개발에 박차를 가하고 있는 상황이다. 하지만 지금까지 발견한 것은 앞으로 발견하게 될 것들에 비하면 그리 많지 않을 지도 모르는 정도일 지도 모른다. 그만큼 탄소소자들의 잠재력은 무한하다 할 수 있는 것이다.
이번 논문을 조사하면서 CNT와 풀러렌의 경우엔 80~90년대에 발견되었음에도 불구하고 우리나라에서 활발히 연구 중임을 알게 되었다. 하지만 Graphene의 경우엔 발견된 시점도 워낙 최근이어서 국내에서는 아직 연구하는 대학이나 기업을 찾을 수는 없었다.
현대사회는 정보화 사회이면서 동시에 선점의 사회라 본다. 발전가능하면서 지속가능한 연구에 다른 나라들보다 먼저 뛰어들어 더 많은 것을 발견하고 조사하면서 탄소나노소자의 선구자 역할을 하는 바람이 든다. 조사자 또한 학업에 계속 정진하면서 좀 더 현대 과학에 이바지 할 수 있는 연구를 함과 동시에 다른 곳보다 우위를 차지할 수 있는 실력을 쌓아야겠다는 다짐을 할 수 있었다.
참고문헌
<총설논문> Sae Mulli (The korean Physical Society), Volume 51. Number 2, August, 2005.
물리학과 첨단기술 January/February, 2003.
Carbon Science, Volume 2, Number 2, June, 2001.
풀러렌유도체의 합성 및 응용 (Kisti)
Nature materials, Volume 6, March, 2007.
글로벌 동향 브리핑 (2007.03.19)
Nano Weekly 제 65호. (2003.08.22)

키워드

탄소나노튜브,   풀러렌,   그래핀,   탄소나노소자,   베어링,   풀러렌유도체,   반도체 CNT,   나노핀셋,   SPM,   레이저 증착법