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향기를 기억하는 나노섬유
대만의 국립 충싱 대학(National Chung Hsing University)의 연구팀은 포집된 가스 분자들이 오산화 바나듐(vanadium pentoxide) 나노섬유의 전류를 제어할 수 있다는 것을 발견했다. 이 반응은 가스 배출 수 시간 후에도 지속될 수 있다. 이 연구결과는 나노섬유가 얼마나 오랫동안 향기를 기억을 할 수 있는지를 보여주고 있다.
나노물질은 그들의 큰 외부 표면적 대 부피 비(outer surface-to-volume ratio)덕분에 몇 가지 측면에서 뛰어난 특성을 가지게 된다. 층상 구조로 구성된 물질들은 더 많은 표면들은 더 많은 표면들을 초래할 수 있기 때문에 폭넓게 사용되고 있는데 일반적으로 1mm의 층간 간격을 가진 오산화 바나듐은 이러한 구조의 잘 알려진 예이다. 이 나노물질은 휴대용 리튬 이온을 포집하고 저장할 수 있는 충전용 배터리등에 적용할 수 있다.
오산화 바나듐에 다재다예한 산화 환원 반응 성질을 부여하기 위해서, 이번 연구팀은 100개의 시트로 구성된 책 같은 바나듐 산화물 나노섬유의 층간 간격 속에 자유 라디칼을 삽입했다. 이런 구조를 이용해서 이번 연구팀은 전하 전도성을 조사하기 위해서 나노제조 기술을 적용한 전자 장치를 만들었다. 라디칼-삽입은 실리콘 IC 제조의 임풀란트 도핑 프로세스와 닮았고 라디칼의 강한 전자 친화력 때문에 홀 전도(hole conduction)에서 나노섬유의 전기 성질을 변화시킨다. 또한 이번 연구팀은 섬유가 서로 다른 가스에 노출될 때 전도 전류가 변홯된다는 것을 발견했다. 이성질은 전자쿄(e-nose) 기술에 유용하게 적용될 수 있다.
반응을 더 상세하게 조하하기 위해서 이번 연구팀은 특정 가수에서 진공으로 주위 환경이 변화될 때의 저항 변화를 조사했다. 가스 분자들은 반도체 트래지스터에서 게이트로서 홀을 끌어당기거나 반발시킴으로써 전도 전류에 영향을 끼치거나 층간 포집을 할 수 있게 된다. 놀라운 것은 이러한 효과가 가스를 배출한 수 시간 후에도 지속될 수 있다는 것이다. 분자 게이트 효과가 나노뭋질에서 폭넓게 관찰되지만, 이렇게 긴 보류 시간을 가진 경우는 거의 없다. 이것은 분자들의 층간 포집을 위한 바나듐 산화물의 뛰어난 능력을 보여주고 있다.
연구진은 분해할 수 있는 서로 다른 이온을 포집하기 위해서 기상에서 액상까지 분자 게이트 효과를 조사할 계획을 가지고 있다. 이온 삽입은 섬유의 변형을 유도할 수 있고, 이것은 이온 농도로 조절되는 나노로봇을 만들 수 있게 한다.
이 연구결과는 저널 Nanotechnology에 “Nonvilatile gating effects on radicals-containing vanadium oxide nanowires by gas mole cule absorption and diffsion”라는 제목으로 게재되었다.(doi:10.1088/0975-4484/22/11/115501).
출처 : http://nanotechweb.org/cws/article/lab/45408
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