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탄소 나노튜브를 정밀하게 절단할 수 있는 새로운 방법

탄소 나노튜브를 정밀하게 절단할 수 있는 새로운 방법

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푸단 대학(Fudan University)과 상하이 자오퉁 대학(Shanghai Jiao Tong University)의 연구진은 제어 가능한 크기를 가진 다중벽 탄소 나노튜브를 반경 방향으로 정확하게 절단될 수 있는 새로운 방법을 개발했다. 이 연구는 재료의 구조적 진화를 효율적으로 조사하는데 새로운 길을 열어줄 수 있을 것이다.

일반적으로, 나노크기 물체 또는 분자는 기판에서 의해서 한 쪽 끝은 안정화되지만 다른 쪽 끝이 당겨져서 파괴된다. 예를 들어, 탄소 나노튜브는 길이 방향으로 늘어나서 파괴된다. 그러나 파단 지점을 제어하는 것이 어렵기 때문에 효과적으로 분석하는 것이 힘들다.

전단력은 변형시키려는 물체의 특정 위치에 정확하게 가해질 수 있다. 그러나 정밀 절단과 합리적인 구조 분석의 어려움 때문에 나노물질을 파괴하는데 전단력은 거의 사용되지 않는다.

이번 연구진은 맞춤형 다중벽 탄소 나노튜브를 합성하고 절단함으로써 접합된 탄소 원자에 대한 구조적 진화를 조사했다. 격자 변형은 이방성, 키랄성, 곡률, 슬라이싱(slicing) 비율에 달려 있다. 특히, 원자 변형, 플라스틱 파괴 메커니즘, 초기 격자를 이해하는 것은 절단 시의 비-도핑 및 도핑된 다중벽 탄소 나노튜브의 플라스틱 파괴 메커니즘을 아는데 도움을 주었다.

이 기술은 나노물질 속의 전단 변형의 특성을 파악하는 연구에 적용될 수 있을 것이다. 제어 가능한 크기와 열린 말단을 가진 탄소 나노튜브의 절단은 리튬-이온 배터리의 양극 물질 등과 같은 다양한 분야에 매우 유망하게 적용될 수 있을 것이다.

이 연구결과는 저널 ACS Nano에 “The Deformations of Carbon Nanotubes under Cutting” 라는 제목으로 게재되었다(DOI: 10.1021/acsnano.7b04130).

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