탄소나노튜브는 21세기의 나노과학과 나노 기술을 이끄는 매력적인 새로운 물질이다. 우리 연구소는 2000년에 과학기술부에 의해 국립탄소 나노튜브 연구소로 지정되었으며 2006년에 최우수실험실로 지정되었다.

우리의 목표는 이론적, 실험적 접근으로 탄소나노튜브의 기본적인 물리적, 화학적 성질을 이해하고 더 나아가 합성, 분산, 기능화를 통해 탄소나노튜브의 새로운 물성을 창출하는 것이다. 이런 신물성은 전자소자(반도체, 태양전지, 가스 및 광학센서), 에너지저장 소자, 디스플레이, 액정고분자, 알루미늄 탄소나노튜브 복합체 등 다양한 분야에 적용하여 기존소재의 특성을 개선하거나 새로운 물성을 이용한 신기능소자를 만드는 것이다. 우리 연구는 현재 각각의 분야를 연구하는 소그룹으로 나누어져 있다.

우리 그룹은 물리, 화학, 화공, 재료, 전자 공학 등 다양한 전공 분야 출신의 학부생, 석사, 박사연구원, 박사 후 연구원, 연구교수로 구성되어 있다. 이 외에도 실험실 인원 중 20~30 %는 외국인으로 구성되어 있다. 이러한 다양성은 창의성이 요구되는 나노분야에 있어 아주 중요한 요소로 작용하고 있고 이런 다양성을 통해 좋은 시너지 효과를 얻고자 한다.

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▶ 최근 연구 주제

- 대량 생산을 위한 CNT 합성
우리는 CNT 합성을 위해 위에 나온 방법들을 사용하고 있다. 우리의 목표는 전자소자응용을 위해 한가닥의 긴 나노튜브를 함성하고, 수직성장돤 나노튜브, 대량합성파우더등을 생산하는 것이다. 현재 우리는 이러한 목적을 위해 여러 촉매를 발전시키고 있다.

-전기가 통하는 투명한 필름
CNT는 높은 전도도를 가진 높은 전도체이며, 굉장히 유연하다. 현재 이 용도로는 ITO가 쓰이고 있지만 ITO는 구부리면 저항이 현저히 증가한다. 우리의 목표는 전지저항을 ITO 수준으로 낮추는 것이다. 이러한 방법으로는 나노튜브의 전자구조를 이해하고 후처리 공정등을 이용해 해결하는 것이다.

-축전기를 위한 Graphite oxides
Graphite oxides은 Graphite(흑연)에 강한 산을 가하면 발생한다. 삽입 층의 거리는 7 옹스트롱이나 그보다 더 큰 정도까지 확장된다. 그러나 이러한 구조는 안정하지 않기 때문에 다른 다세포나 단세포 조직의 조작이 필요하다. 이는 높은 고축전기의 강한 가능성을 가지고 있다.

-태양전지팀
유기태양전지의 경우 재료의 안정성 및 효율에서 문제점이 대두되고 있으나
연구실에서는 나노튜브를 이용하여 이 두가지 문제를 해결하려는 연구를
진행시키고 있다. 또 Si 나노와이어를 이용하여 전지의 효율을 획기적으로
개선시키려는 연구를 진행시키고 있다.

- 탄소 나노섬유질과 전자스핀
몇몇 탄소나노섬유질과 나노섬유지는 PAN과 PI를 이용해서 만들어진다. 이는 축전기 일렉트로드로 사용할 수 있다. 우리는 또한 Fe나 Ni 입자를 CNT로 합성하기위한 촉매로 사용할 수 있다. 또한 물의 정화를 위한 CDI electrode로도 사용할 수 있다.

-다양한 용질에서의 CNT의 분산
확산은 CNT의 다양한 응용 중 매우 핵심적인 기술이다. 우리는 다양한 용매와 용유기 용질 또는 물에서의 응용을 가능하게 한다.

- 기능화, 도핑, chirality(탄소나노튜브의 생선 모양에 대한 특징) 분리
기능화(functionalization)은 많은 응용을 위해 꼭 필요한 기술이다. 흡착과 chemisorption을 위해 분류한다. 선택적인 반응에 바탕을 둔 chirality 분리는 중요한 이슈이다. 우리는 금속 CNT와 반도체의 강한 반응에 노출된 NO2+과의 반응에 초점을 맞추고 있다.

- Transport치환 성질, optoelectronics 성질, 기체 흡착
우리는 CNT FET의 CVD 접근과 e-beam lithography을 이용해 만든다. 랜덤 네트워크 thinf film transisto의 최적화는 매우 중요하다. Optoelectonic 성질은 양자 점의 콤비네이션에서 찾아진다. Capacitive type gas sensors는 CVD다를 이용하여 CNT를 합성하여 만든다.

- 큰 면적의 graphene(흑연판) 합성
우리는 큰 면적에서의 흑연판 층의 합성을 발전시키고 있다. 이것은 graphene(흑연판)에 기본을 둔 electronics를 깨닫는데 중요한 과정이다. -전기 기기 : field emission displays, electron sources CNT tip으로부터의 강한 장의 발산은 잘 알려진 현상이다. conventional screen printing method와 다르게, 우리는 잉크젯 프린터로 패턴화된 CNT paste 없는 새로운 캐소드를 발전시키고 있다. 물에 바탕을 둔 CNT 잉크 또한 활용되고 있다.

- Quadruple QCM을 이용한 수소 저장(CNTs or poly complex& transition metal/CNT)
깨끗한 환경에서의 저장용량의 정확한 측정은 다양한 탄소물질을 이용하는 수소 저장에 있어서 매우 중요한 과정이다. 우리는 transition metal-decorated CNTs and polymers와 흑연산을 사용한다.

- 연료 전지: CNF 와 CNT에서의 촉매 분산
탄소나도섬유지는 촉매담지의 전극에 사용된다.

- 슈퍼캐퍼시터와 이차 전지
CNT는 많은 면적을 가진 높은 전도체이다. 이것은 축전지 일렉트로드를 위한 많은 공간을 제공한다. 긴 길이의 CNT는 또한 전지 electrodes에 탄소 전도 에이전트로 대체되는데 이용될수 있다.