Transcript 탄소 나노튜브

탄소나노튜
브
물리현상의 이해 10조
물리현상의 이해 10조
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Flow chart
들어가기 앞서
탄소나노튜브의 합성
왜 탄소나노튜브 일까?
탄소나노튜브를 응용하게 되면?
탄소나노튜브란?
탄소나노튜브의 응용분야
여러 개의 튜브를 이용할순 없을까?
미래의 탄소나노튜브?
물리현상의 이해 10조
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들어가기앞서...
 나노과학기술
 전자정보통신, 의약, 소재, 제조공정, 환경 및 에너지등
의 분야
 탄소나노튜브→새로운 물질특성의 구현이 가능→기초
연구의 중요성과 산업적 응용성
 Fullerene발견(1985)→탄소나노튜브 발견(전기방전
법,1991)→헬륨압력高, 합성수율이 크게 증가(1992)→
단중벽 나노튜브합성(1993)→다발형 나노튜브(1996)
물리현상의 이해 10조
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왜 탄소나노튜브인가?
 구조적인 다양성(직경,연결손)
 물리적 특성의 다양성
(Armchair:금속,Zigzag:반도체)
 고화상
 Semi-one dimensional quantum effects
 탄소들의 벌집이 원통모양으로 이어져 있는 것
 1개의 탄소는 3개의 다른 탄소와 인접
 그 원통의 지름은 나노미터 단위
 원통을 형성하는 각도나 직경에 따라 전기적 성질 변
화
 지름에 비해 길이가 매우 길다.
물리현상의 이해 10조
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1. 탄소나노튜브란?
 가늘고 긴 대롱 모양의 탄소구조
 하나의 탄소원자는 3개의 다른 탄소원자
와 결합되어 있고 육각형 벌집 무늬
 종이를 어느 각도로 말 것인가?
전기적 도체(Armchair 구조)
물리현상의 이해 10조
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반도체(Zigzag 구조)
1.탄소나노튜브란?
 말린 형태는?
단중벽 나노튜브(Single-wall
Nanotube)
다중벽 나노튜브(Multi-wall Nanotube)
다발형 나노튜브(Rope Nanotube)
분류기준→전이금속의 유무와 종류
Rope Nanotube
 불순물 도핑(doping)
소량의 불순물을 일부러 첨가
p-형, 혹은 n-형의 반도체형성
 튜브를 여러 다발로 포개놓음
반도체적 특성
Multi-wall Nanotube
물리현상의 이해 10조
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Mirror Symmetry
도핑 과정없이 도체가 반도체가 될 수 있음
 나노투브한개가 존재할 때는 거울대칭성으로 인하여
두 개의 에너지띠가 서로 교차할 수 있어 금속이 된다
 튜브들이 다발을 이루거나, 튜브에 다른원자들이 많이
붙거나, 혹은 튜브 모양을 적당히 변형시키면 거울대
칭
성
이
깨
어
짐
 교차하던 에너지띠가 갈라져서 반도체 같이 되는데 이
와 동시에 에너지 값이 변하면서 n형,p형,혹은 두가지
가 섞인(즉 어떤 형태로든 도핑이 된)반도체가 된다.
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증가에 있어서 유의점
 탄소나노튜브의 거대한 생산
 탄소나노튜브의 고순도 증가
 저온증가
 탄소나노튜브의 수직정렬
 넓은 지역에서의 고르게 분배된 증가
 직경과 길이의 제어
 탄소나노튜브의 구조적인 제어
물리현상의 이해 10조
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2. 탄소나노튜브를 합성하면?
 전기방전법(arc-discharge)
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2. 탄소나노튜브를 합성하면?
 플라즈마 화학기상증착법
(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)
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2. 탄소나노튜브를 합성하면?
 열화학 기상증착법
(Thermal Chemical Vapor Deposition)
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3. 응용분야
탄소나노튜브
FED
CRT emitter
LCE backlight
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2차전지
수소저장
고밀도장치
마이크로웨이브장치
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나노캡슐
나노피펫
응용가능성
반 도 체 제 조 과 정 에 서 한 단 계 - 도 핑 - 제 거
현재보다 훨씬 높은 직접도의 회로개발 가능
 강한 탄소공유결합으로 화학적으로 안정-전자회로외
에도 초강력 섬유나 열, 마찰에 잘 견디는 표면재로로
열 전 도 성
높 아 서
방 출 잘 함
 탄소에 대한 연구가 이미 많이 되어 있으므로 생물체
와의 직접적인 정보교환까지 기대
물리현상의 이해 10조
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문제점
대
량
생
산
요
원
 튜브의 배열 기술 어려움- 새로운 응용가능성→
뒤엉킨 상태 그대로 놓고 소위 병렬 분산 기어소자로
활용
물리현상의 이해 10조
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3. 응용분야
 (1) FED (Field Emission Display)
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LCE의 문제점
시야각이 좁음
백라이트픽셀별 트랜지스터 필요
고소비전력,고가격
 문제점 해결
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물리현상의 이해 10조
부피감소(3Cm이하)
시야각이 넓어짐,밝기(휘도)개선
무게감소
제조원가 절감
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3. 응용분야
 FED의 개략도
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3. 응용분야
 탄소나노튜브를 이용한 CRT Display
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3. 응용분야
(2) 2차전지전극 및 연료전지 응용
80
350
70
300
60
250
50
200
max. wt % H2
40
150
P(MPa)
100
T(K)
30
20
50
10
0
0
SWNTs (low purity)
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GNFs (herringbone)
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3. 응용분야
(3) 극미세 전자 스위칭소자 응용
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3. 응용분야
(4) Mechatronics 응용
 초미세 시스템의 초미세 연결선, 초미세 파이프, 초미
세 액체주입 장치, 탄소나노튜브의 가스 흡착성을 이용
하는 가스센서와 탄소와 생체 조직과의 친화성을 이용
한 의료용 장치의 부품으로서의 응용
 표면상의 특정 작용기를 감지하는 센서의 가능성
 높은 전기전도성을 이용하여 optoelectronics 적용 복합
체 연구
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3. 응용분야
(5)향후과제
 첨단 전자정보산업 분야의 적용
 emitter 및 디스플레이 응용, 2차전지 및 연료전지, 나노
부품 및 시스템, 고기능 복합체등에 관한 탄소나노튜브
응용연구
 탄소나노튜브의 구조 및 형태제어, 대면적 합성기술,
저온합성 기술이 당면과제
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