미세전극 배열과 주변의 전기장 제어를 이용한 탄소나노튜브 정제에 관한 연구

Abstract

본 연구에서 우리는 미세유로에 미세 전극이 더해진 디바이스에 교류 전기장을 인가하여 발생한 전기영동 현상을 이용해 다층벽 탄소나노튜브를 정제하고자 하였다. 이러한 정제법은 기존의 화학적 방법에 기반을 둔 정제법과 다르게 빠르고 손쉬우며, 무엇보다 비파괴적인 방법이다. 우리는 대부분의 다층 탄소나노튜브가 1 kHz, $0.2 V_{rms}$/$\\mu$m의 조건하에 형성된 전기장 내에서는 미세 전극에 달라붙는 현상 없이 미세 유로를 통과하는 것을 관찰할 수 있었다. 이에 반해 대부분의 탄소불순물은 같은 전기장 내에서 미세 전극에 달라붙는 현상을 보여주었다. 즉, 위와 같은 조건에서 탄소불순물이 미세 전극에 의해 걸러지는 것이 최대화 되는 것을 실험적으로 관찰할 수 있었다. 또한, 미세 디바이스의 출구부 쪽 끝단에 정제의 검증을 위한 또 다른 미세전극 한 쌍을 설치하여 그 곳에 다층 벽 탄소나노튜브를 정렬 및 부착 시킨 결과, 전계 방사형 주사 현미경 이미지와 라만 스펙트럼은 이러한 조건이 탄소 불순물을 제거하는데 유용하다는 것을 증명해 주었다. 따라서 본 연구에서 제안된 정제법은 기존 정제법에 비해 빠르고 쉬우며 비파괴적인 방법일 뿐만 아니라, 다층 탄소나노튜브의 정제와 조립을 동시에 수행하는 미세 디바이스의 개발의 가능성을 보여주는 사례라 할 수 있다.