탄소나노튜브 관찰 쉬워진다…UNIST, 소금 결정 활용 기술 개발

상온·상압서도 잘 보여

UNIST(울산과학기술원) 에너지 및 화학공학부 연구팀. 왼쪽부터 민혜기·김윤태 연구원, 이창영 교수. /UNIST 제공

UNIST(울산과학기술원)는 이창영 에너지 및 화학공학부 교수팀이 소금 결정을 이용해 탄소나노튜브를 상온·상압에서 손쉽게 관찰하는 기술을 개발했다고 5일 발표했다.

탄소 원자가 육각형으로 결합해 원통 모양으로 연결된 탄소나노튜브는 특이한 기계·전기적 성질로 주목받는 소재다. 하지만 크기가 매우 작아 일반적인 광학현미경으로 관찰하기 어렵다. 전자빔을 이용한 전자현미경이나 원자 사이 힘을 이용한 원자힘 현미경 등으로 관찰할 수 있지만, 사용 방법이 까다롭거나 관찰할 수 있는 면적에 제한이 있었다.

연구팀은 소금을 이용해 이런 한계를 극복했다. 1차원으로 정렬된 탄소나노튜브에 소금물을 떨어뜨린 후 전기장을 가하면 소금 이온이 탄소나노튜브 외부 표면을 따라 이동하면서 소금 결정을 형성한다. 이 소금 결정은 일반적인 광학현미경만으로 넓은 면적에 분포한 탄소나노튜브를 관찰할 수 있도록 해 준다. 연구팀은 소금 결정이 탄소나노튜브 광학 신호를 수백 배까지 증폭시킨다는 사실도 규명했다.

보통 물질은 빛을 받으면 내부 분자가 빛 에너지와 상호 작용해 새로운 신호, 즉 광학 신호를 방출한다. 이 신호를 증폭해 분석하면 물질 특성을 알 수 있는데, 소금 결정이 광학 신호를 증폭시키는 렌즈 역할을 하는 셈이다.

연구팀은 이 소금 렌즈를 이용해 탄소나노튜브의 전기적 특성이나 지름까지 손쉽게 확인했다. 소금 렌즈로 극미량의 포도당과 요소 같은 분자를 탄소나노튜브 외부 표면을 통해 이동시킨 뒤 탐지하는 데도 성공했다.

이 교수는 “이번 연구는 나노 재료와 나노 현상 연구에 널리 응용될 것”이라고 말했다.

울산=하인식 기자 hais@hankyung.com