다국적으로 구성된 연구원 그룹은 순수한 탄소 아크 방법(carbon arc method)을 사

용하여 만든 다중벽 탄소 나노튜브(multiwalled carbon nanotube)를 주의 깊게 관

찰한 후에 이들의 생성 메카니즘에 대한 견해를 밝혔다. (de Heer et al., Science 

(2005) 307, 907) 전자투과현미경으로 찍은 이미지를 관찰한 결과 미국, 프랑스, 브

라질 연구원들은 나노튜브는 액체 탄소 방울 내부에서의 균질한 핵생성에 의해 만들

어지는 것이라고 제안하였다.

 

다중벽 탄소 나노튜브는 헬륨 분위기 하에서 두 탄소 전극 사이의 순수 탄소 아크 내

에서 만들어질 수 있다. 탄소를 포함한 축적물이 탄소 기둥의 현무암 구조로 된 양극

위에 형성된다. 기둥의 내부는 약간의 흑연 나노입자와 무정형 탄소 및 대부분 빽빽

하게 채워진 다중벽 탄소 나노튜브로 구성되어 있다. 

 

촉매반응에 의해 생성된 다중벽 탄소 나노튜브와는 다르게 순수한 탄소 아크에 의해

서는 본질적으로 결점이 없는 나노튜브를 생성할 수 있다. 전자투과현미경으로 찍

은 이미지는 무정형 탄소 구슬로 덮여 있는 탄소 기둥으로부터 뻗어 나온 개개의 다

중벽 탄소 나노튜브를 보여주고 있다. 탄소 나노튜브들은 구슬에 의해 어느 방향으

로도 비틀어지거나 손상되지 않았다. 이러한 결과는 점성이 있는 액체 탄소 혹은 유

리층이 처음에 나노튜브를 덮고 있는데 이것이 결과적으로 구슬을 깨거나 형성하게 

된다.

 

“우리는 나노튜브가 나노튜브 위에 액체방울과 같아 보이는 작은 구슬을 가지고 있

다는 것을 알게 되었다. 그래서 만약 구슬이 한때 액체 탄소였다면 왜 액체탄소가 나

노튜브를 녹이지 않았을까 하는 의문을 가지게 되었고 그 대답은 액체는 나노튜브보

다 낮은 온도에서 유리임에 틀림이 없을 것이라는 해답을 가지게 되었다.”라고 

Georgia Institute of Technology의 Walt A. de Heer는 말한다.

 

이러한 결과에 의해 연구원들은 탄소 아크 내에서 다중벽 탄소 나노튜브가 생성되

는 새로운 모델을 제안하게 되었다. 액체 탄소 작은 방울들은 처음에 음극으로부터 

배출된다. 매우 빠른 냉각속도에 의해 방울 표면에 있는 액체가 유리에서 식게 된

다. 방울 내부는 천천히 식게 되어 과냉각 액체 탄소가 되며 이곳에서는 나노튜브와 

작은 흑연입자들이 균일하게 핵생성하고 성장하게 된다. 마침내 탄소 나노튜브가 자

라면서 뜨겁고 점성이 있는 유리 표면은 달라붙고 그리고 나노튜브 위에 구슬이 만

들어진다.

 

“구슬들은 한때는 순수한 탄소 아크공정에서 만들어진 탄소 섬유를 관찰할 때 성가

신 존재였었다. 그러나 이제 우리는 그 구슬들이 스스로 어떤 중요성을 가지는 것일

지도 모른다는 것을 알아차렸다.“라고 de Heer는 말한다.

 

  정보출처   Materialstoday April 2005 p.10  

  원문언어   영어 

  출판날짜   2005년 03월 31일 

  국      가   미국 

  주제분야   무기화학(C14) 

  원본파일   http://techtrend.kisti.re.kr/down.jsp?

gubun=trend&down_url=/upload/sohankier/30나노튜브생성에대한정보를제공하는액체방울_20050331.pdf