김태환 전북대 연구팀, 세계 최초 차세대 나노소재 구현

[아이뉴스24 박종수 기자] 전북대학교 김태환 교수(공대 양자시스템공학과) 연구팀이 질화붕소나노튜브를 이용한 고도로 정렬된 2차원 이종 초격자 구조체를 세계 최초로 구현하는 데 성공했다.

질화붕소나노튜브는 우수한 전기적·기계적·열적 특성과 중성자 차폐 특성을 보유해 차세대 나노소재로 주목받고 있다.

그러나 기존에는 개별적으로 분리된 나노튜브를 고밀도로 정렬된 형태로 구현하는 것이 어려워 실제 응용에 한계가 있었다.

연구팀은 양이온성 계면활성제 소포와 음전하를 띤 질화붕소나노튜브 간의 정전기적 상호작용을 이용해 이러한 문제를 극복했다. 특히, 소듐 스티렌 설포네이트(NaSS)와 세틸트리메틸암모늄 4-비닐벤조에이트(CTVB)의 공중합체를 활용해 질화붕소나노튜브의 표면 전하를 음전하로 정밀 개질했다.

이를 통해 중심 직사각형 대칭의 삽입된 층상 구조와 원통형 마이셀을 삼각 배열로 둘러싼 육각형 구조(AB3 구조)를 만드는 데 성공했다.

연구팀은 엑스선 소각산란 실험을 통해 제작된 초격자 구조체의 정확한 구조를 확인했다.

이번 연구를 주도한 전상우 박사(졸업생, 공대 플라즈마 및 양자빔 응용공학과)는 “질화붕소나노튜브의 정전기적 자기조립을 통해 2차원 이종 초격자 구조체를 세계 최초로 구현했다”며 “압전소자, 고열전도율 전기절연체, 중성자 차폐체 등 차세대 소재 개발에 큰 기여를 할 것으로 기대한다”고 밝혔다.

김태환 교수는 “이번 성과는 다양한 기능을 가진 질화붕소나노튜브 복합체를 손쉽고 경제적으로 제작할 수 있는 가능성을 보여줬다”며 “앞으로 고성능 나노소재 개발의 새로운 길을 열 것으로 기대한다”고 강조했다.

한편, 이번 연구 결과는 미국화학회(American Chemical Society)의 권위 있는 학술지 『ACS Central Science(IF: 12.7)』 최신호에 온라인 게재됐으며, 전북대학교의 2024년 국립대학발전사업(글로벌대학30사업)의 지원을 통해 수행됐다.