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첨단 나노소재 플러렌 만들기 목록

조회 : 21201 | 2004-10-22

1. 실험 목적
21세기 꿈의 신소재라 불리는 나노소재. 탄소나노튜브와 플러렌은 대표적인 나노소재이다. 탄소원자가 축구공 모양으로 결합되어 있는 구조인 플러렌을 직접 조립해봄으로써 어렵게만 느껴지던 나노기술을 체험해보자.









2. 실험준비물
탄소원자 모형 60개, 연결막대 90개
*실험준비물은 나노소재기술개발사업단(http://cnmt.kist.re.kr)에 문의하세요









3. 실험방법
①탄소원자 모양 5개와 연결막대 5개를 이용하여 오각형 모양을 만든다
②오각형과 연결되는 곳에 육각형 다섯개를 만든다
③오각형이 반드시 육각형으로 둘러싸이게 연결하면 축구공 모양이 완성된다












4. 실험 속 과학원리
21세기 꿈의 신소재, 플러렌은 탄소나노튜브와 더불어 대표적인 나노소재이다.
60개의 탄소원자가 축구공 모양으로 결합되어 있는 구조(지름 : 약 0.7mm)로 이와 비슷한 모양의 돔을 설계한 건축가 풀러(Buckminister Fuller)의 이름을 따서 플러렌(Fullerene)이라 이름지었고, 나노코리아 2004의 기조연설을 하는 크로토박사는 플러렌을 발견한 공로로 스몰리, 컬 박사와 공동으로 1996년도 노벨 화학상을 받았다.
플러렌은 강하면서도 미끄러운 성질로 다른 물질을 넣고 삽입할 수 있게 열려지거나 튜브처럼 이어질 수 있는 특성이 있다. 정보기술이나 바이오 의약, 환경, 구조용 재료 등 넓은 분야에서 혁신기술을 일으키리라 기대되는 신소재이다.

1나노는 10억분의 1을 의미하며 원자(atom)의 크기는 0.1나노, DNA의 넓이는 2~5나노, 혈액세포의 크기는 1000나노이다.
나노 크기의 고체는 일반 고체의 구조와 조금 다르다.













이와 같은 구조 때문에 다른 물질을 넣고 삽입할 수 있게 열려지거나 튜브처럼 이어질 수 있는 것이다.



나노소재란 무엇일까요?
합성 또는 가공 등의 공정을 통하여 미세구조가 1~100나노의 영역에서 조절되어 획기적으로 특성이 향상되는 소재(재료)를 말합니다.
나노소재를 만드는 방법은 크게 2가지 입니다.
하나는 버텀-업 접근법(Bottom-up)으로 원자 또는 분자를 합성해서 빌딩블록을 만들고 이것을 다시 조립, 조합하여 나노소재를 만드는 것입니다.
다른 하나는 탑-다운 접근법(Top-down)으로 큰 덩어리를 쪼개어 분말을 성형한 후 이것을 조립, 조합하는 방법입니다.

나노 구조는 자연 속에서도 관찰할 수 있습니다.
전복 껍질은 판상 구조라는 독특한 모양(다층 박막)을 하고 있어서 껍질의 파괴 저항이 높습니다. 그래서 껍질은 쉽게 깨지거나 금 가지 않습니다. 이런 성질은 코팅 기술에 응용할 수 있습니다.









나비의 날개에 물 또는 이슬이 묻어 있는 것을 보신 적이 있나요? 나비의 날개는 마치 비옷과 같은 성질이 있어서 물에 ?지 않습니다. 물방울이 그대로 맺혀 있죠. 나비의 날개를 전자현미경으로 관찰하면 나노구조 모양임을 알 수 있습니다. 나비 날개의 조직을 모방하여 특수한 우의(소수성 신소재 비옷)를 만들 수 있습니다.





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생활 속에 사용되는 나노기술은 어떤 것이 있을까요?
먼저 자동차를 살펴봅시다. 스스로 닦이는 유리와 백미러, 변색 안되고 오래가는 페인트, 무공해 연료 전지, 고성능 타이어, 초고강도 강 및 알루미늄 합금 차체, 고기능 필터, 고강도 나노 복합소재 범퍼 등이 현재 사용되고 있거나 개발 중입니다.




* 자동차에 사용된 나노기술 사례






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그 밖에도 공해물질을 제거하는 정수기, 폐수처리시설 등에 사용되며 건축 구조물의 무게를 혁신적으로 줄이는 경량화에 이용됩니다.








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