질화붕소나노튜브 내 안정화 된 질소폴리머

전문가 제언

○ 질소폴리머는 에너지물질 분야 과학자들에게는 꿈의 물질이다. 3개 이상의 질소 원자로 구성된 질소 동소체들은 이론 상 분해되면 엄청난 양의 에너지를 방출하면서 깨끗한 N2 가스만을 생성하기 때문에 지난 20여 년 동안 많은 이론 화학자들이 N3로부터 시작해서 N28에 이르는 질소폴리머 동소체들의 다양한 이성체 구조들을 예측해 오고 있다.

 

○ 이론 예측과 달리 질소폴리머 분자들의 합성은 거의 실현되지 않고 있는데, 한 가지 예외가 있다면, 미국 Air Force Research Laboratory at Edwards Air Force Base의 독일 태생 미국 화학자인 Karl Otto Christe가 1999년 N5+의 합성에 성공한 것을 들 수 있을 것이다.

 

○ 질소폴리머의 합성과 회수가 어려운 이유는 분해 생성물인 N2의 3중 결합과 질소클러스터 내 질소 원자들의 단일 및 2중 결합들 간의 엄청난 결합력 차이로 설혹 질소폴리머가 합성된다 하더라도 상온과 상압에서 매우 불안정하여 그 수명이 심하게는 피코초에 불과하기 때문에 이의 존재 자체를 관찰하는 것 자체가 거의 불가능하기 때문이다.

 

○ 이 분석물은 Jilin University의 Shijie Liu 등이 질화붕소 나노튜브(Boronnitride Nanotube: BNNT) 내에 N8이 삽입된 N8@BNNT 시스템에 대한 ab initio 시뮬레이션을 실시하여 이 시스템의 구조 안정성을 규명해 본 결과 상온에서 매우 안정적이라는 결과와, 그 이유가 BN과 N8간의 전하이동에 의한 쿨롱 상호작용으로 나노튜브 내 N 사슬이 안정성을 유지한다는 연구결과를 필자가 간단하게 요약한 것이다.

 

○ Liu 등은 N8@BNNT 시스템이 구조적 안정성에도 불구하고 에너지 장벽이 그리 높지 않아 분해 시 많은 에너지를 방출할 수 있는 고에너지밀도 물질이 될 수 있다고 주장하고 있지만, 필자의 소견으로는 BN 자체가 에너지물질의 범주에 속하지 않기 때문에 이 시스템 전체의 에너지방출 양과 방출 특성이 먼저 예측되어야만 합성화학자들에게 이 시스템의 합성을 권유할 수 있을 것으로 판단된다.

저자

Shijie Liu, Mingguang Yao, Fengxian Ma, Bo Liu, Zhen Yao, Ran Liu, Tian Cui, and Bingbing Liu

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2016

권(호)

120()

잡지명

Journal of Physical Chemistry C

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

16412~16417

분석자

이*웅

분석물

• 질화붕소나노튜브 내 안정화 된 질소폴리머.pdf [482,236 byte]

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