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스몰 리가 탄소 동소체인 풀러렌을 발견한 것은 라이스 대학의 동료 교수인 로버트 F.컬 영국의 해럴드 W. 크로토와의 공동연구로 인한 결과였다. 처음에는 성간에 널리 퍼져 존재하는 탄소 먼지에 대해 흥미를 가졌는데, 크로토가 적색거성에 의해 생긴 탄소분자들의 구조를 결정하기 위해 성간 먼지에서 탄소를 포함하는 몇 가지 분자들을 확인했다.
당시 학자들은 성간 먼지가 주로 탄소로 이루어져 있다고 믿었기 때문에 진공 속에 삽입한 두 개의 탄소 전극을 통해 전류를 통과 시키면서 흑연을 기화시켰다. 세 사람은 강력한 레이저빔을 사용하여 1만°C에서 흑연을 기화시킨 후 검댕 분자의 조성을 조사했는데, 탄소원자를 60개 갖고 있는 분자가 다른 화합물보다 많다는 흥미로운 사실을 발견했다.
1985년 이렇게 세상에 모습을 드러낸 풀러렌은 독특한 모양과 더불어 여러 가지 물리적 특성으로 과학자들의 관심을 단번에 사로 잡았다. 우선 원자



그럼에도 불구하고 풀러렌 발견의 세 공로자 중 스몰리가 나노기술의 대부로 꼽힐 수 있었던 건 그의 나노기술에 대한 애착과 부단한 노력 덕분이었다. 1991년 풀러렌을 관찰하던 일본의 이지마 박사가 우연히 탄소나노튜브를 발견 이후 스몰리는 연구 대상을 풀러렌에서 탄소나노튜브 쪽으로 전환하여 1996년 탄소나노튜브를 다발로 묶는데 성공한다. 무진장 강한 탄소나노튜브 밧줄을 만든 것이다. 그가 합성한 다발 형태의 탄소나노튜브가 반도체 성질을 가지고 있다는 사실이 알려지면서 탄소나노튜브는 단번에 NT의 핵심 연구과제로 떠오른다.

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