[인인식 칼럼]무(無)에서 유(有) 창조하는 나노소재
새로운 물질을 개발하려는 인류의 지속적인 도전은 이제 21세기에 들어서 나노미터 (10-9 미터) 영역에서까지 물질의 구조를 조작하는 ‘나노기술’의 영역으로 확장되고 있다. 이미 일상생활의 많은 분야에서 나노기술들이 접목돼 다양한 새로운 기능성 나노 소재들이 우리 주변을 점차 매워오고 있는 상황이다.
특히 흥미있는 점은 다양한 물질들이 나노 영역의 크기를 가지게 될 경우 거시적 크기 영역에서 보이지 않던 다양한 물리적 특성들을 발현한다는 것이다. 기존 물질들의 조성을 바꾸지 않고 나노 영역에서의 구조적 특성을 조절함으로써 거시적으로 볼 수 없었던 다양한 특성을 발현시키는 것은 새로운 21세기의 연금술로써 다양한 전자, 바이오, 의료 분야에서 높은 부가가치를 실현하는 중요한 기반 기술이라고 할 수 있겠다.
나노소재들은 나노미터 영역에서 규칙적인 구조적 형상을 유지하고 있는 모든 소재를 통틀어서 이야기한다. 나노소재는 그 조성에 따라 크게 두 가지로 분류할 수 있다. 우선 탄소를 기반으로 하는 fullerene, carbon nanotube (SWNT/ MWNT), 그리고 graphene과 같은 ‘탄소 나노소재’가 있고 다양한 무기물을 기반으로 하는 quantum dot, metal nanoparticle, 그리고 magnetic nanoparticle과 같은 ‘무기 나노소재’가 있다. 탄소나노소재들은 기계적, 전기적 특성이 매우 우수해 반도체 전극과 같은 첨단 전자 소재로서 연구, 활용되고 있다.
반면에 무기 나노 입자들은 진한 흡수 혹은 선명한 발광성, 독특성 자성체 형성 등으로 바이오 진단, 암 치료, 디스플레이, 태양전지 등의 다양한 전자, 바이오 분야에 활용된다.
이와 같이 열역학적으로 불안정한 나노입자에 안정성을 부여하기 위해서는 통상적으로 다양한 안정제의 사용이 필수적이다. 다양한 단분자 및 고분자가 안정제로 사용되고 있으며 실제적으로 안정제의 구조와 성능에서 나노물질 제작 기술의 우열이 판가름 난다고 해도 과언이 아닌 것이다.
국내 연구팀에서는 다양한 유기 합성 기술과 고분자 합성 기술을 기반으로 해 나노물질의 안정화를 이룩하는 다양한 형태의 안정제를 제작하고 있다.
특히 주목할 만한 것은 안정제로 사용되는 물질들이 나노소재의 안정화 이외에도 다양한 기능성을 지님으로써 나노물질을 다양한 분야에 활용할 수 있도록 하는 것이 목표라고 할 수 있겠다. 이를 통해 다양한 형태의 ‘기능성 나노소재’들이 제작될 수 있고 이를 활용해 나노소재 자체의 높은 부가가치를 한층 더 끌어 올리는 것이 나노 분야 연구에서 가장 중요한 점이 되겠다.
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