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나노디바이스 구축용 신규재료의 개발

전문가 제언: ○ 제올라이트는 결정성 다공질 물질로 화학적인 안정성, 높은 비표면적, 고체 산성, 분자 수식기능 등의 특이한 기능을 가지고 있다. 그 때문에 산업분야에서 이온교환, 흡착분리, 촉매, 분리막 등에 사용되는 중요한 재료이다. 제올라이트 조성은 보통 실리카 골격의 실리콘의 일부가 알루미늄 원자로 치환된 화합물이지만, 합성조건에 따라 실리카 단독 화합물도 가능하다.

○ 제올라이트의 일종이며 규소 및 산소만으로 구성되는 결정으로 대표적인 것에 실리카라이트가 있다. 이것은 구조 내에 규칙적인 나노사이즈의 세공을 가지고 있어 세공 내부에 반도체나 도전성 폴리머 등을 합성하면 전자 디바이스나 광 디바이스로서 양자적으로 특이한 물성을 발현시키는 것이 가능하다. 또 센서로 이용하면 고선택성과 높은 응답성을 기대할 수 있다.

○ 통상의 제올라이트는 수㎛의 미소결정으로, 디바이스로 사용하기에는 적어 취급이 곤란하다. 따라서 나노 디바이스의 기재로 활용하기 위해서는 가공이 용이한 수mm의 거대결정으로 합성할 필요가 있다.

○ 본고는 실리카라이트를 수mm 크기의 거대결정으로 합성하는 방법에 대하여 보고한 것이다. 수정된 벌크체 용해방법을 사용하여 최대 5mm 이상의 실리카라이트 거대 단결정을 안정적으로 대량생산하는 방법을 확립하고, 실리카라이트의 거대 단결정에 도전성 고분자를 복합하는 방법을 제시하고 있다. 실리카원으로서는 통상의 실리카분말을 사용하지 않고 석영유리관을 사용하고 있다.

○ 대형사이즈의 실리카라이트의 단결정을 일반적인 수열처리조건으로 합성할 수 있으면 분자 체, 전자 디바이스, 센서 등의 유용한 용도 이외에 실리카 다공체 결정의 용도 확대나 다양화가 가능하여 공업적으로 큰 가치를 가지게 될 것이다.

저자: Masahiro Tajima
자료유형: 학술정보