[화학공학] 플러렌

목차

1. 플러렌의 발견

2. 형태

3. 다양한 플러렌의 발견

4. 플러렌의 응용
- 고온의 초전도 재료
- 폴리머 소재로 이용
- 나노머신의 윤활유
- 물질을 내포하는 캡슐
- 발광체로 이용가능
- 트랜지스터에 응용

5. 나노튜브와 버킷어니언
- 탄소나노튜브의 전기적 성질
- 제조방법
. 아크방전법
. Laser Ablation
. 화학기상증착법
. 열분해법

6. 탄소나노튜브의 이용
- FED의 응용
- 2차전지전극 및 연료전지 응용
- 극미세 전자 스위칭소자 응용
- Machatronics 응용

7. 맺음말

본문내용

탄소는 석탄이나 목탄, 다이아몬드의 성분으로서 잘 알려진 원소이다. 같은 탄소 원자만으로 이루어진 물질로, 그 배열이나 결합 양식이 다른 동소체(同素體, allotrope)로는 이제까지 다이아몬드와 흑연(석묵)이 알려져 있었다. 다이아몬드는 탄소 원자가 정사면체 모양으로 겹쳐 쌓인 거대한 분자 구조를 가진 물질이다. 한편, 흑연은 탄소가 육각형의 그물 모양으로 배열한 탄소 원자의 평면이 겹친 거대 분자로 검게 빛난다. 우리에게 연필심으로 낯익은 것이다.
C60의 발견자이기도 한 영국 서섹스 대학의 크로토는, 마이크로파를 이용하여 아득히 멀리 퍼져 있는 우주의 성간 분자를 연구하고 있었다. 성간에 있는 많은 분자는 특정 파장의 마이크로파를 내고 있다. 그래서 우주에서 도달하는 마이크로파의 신호에 의하여 성간 물질을 특정(特定)할 수 있는 것이다. 크로토의 구체적인 연구 테마는, 탄소가 길게 이어진 직선 모양의 분자 ꡐ노르말 사슬 모양 탄소 분자ꡑ를 찾아내는 일이었다. 그러기 위하여 실험실에서 노르말 사슬(normal chain) 모양의 탄소 분자를 생성시켜, 우주에서 도달하는 다양한 마이크로파 신호와 비교하려고 하였다.
1985년에 크로토의 실험에 협력한 것이 미국 라이스 대학의 스몰리였다. 스몰리는 ‘레이저 증발 클러스터(cluster) 분자선 장치ꡑ라고 불리는 장치로, 다양한 물질에 고에너지의 레이저를 쬐어 증발시켜 생기는 클러스터를 조사하는 실험을 하고 있었다. 클러스터는 수개에서 수백 개의 원자 또는 분자가 모여 생기는 미립자를 일컫는다. 크로토와 스몰리는 헬륨 가스 안에서 흑연에 레이저광을 조사하는 실험을 하였다. 발생하는 탄소 클러스터의 질량을 질량 분석 계로 측정하였는데, 질량수 720에 해당하는 부분에서 현저한 피크가 나타났다.
탄소의 원자량은 약 12이므로 단순히 생각하면, 질량수 720은 탄소 원자가 60개 모여 생긴 분자일 가능성이 높다. 이것이 바로 C60이었다.

참고 자료

과학월간지 『NEWTON』
Y. H. Lee at al./carbon science Vol.2, No.2 (2001) 120-141