중국중화권 첨단기술 모니터링 및 DB 구축사업 신소재 분야를 중심으로

효율적인 이용을 실현하려면 더 노력해야 하는 과제에 직면하여 있다. 비록 중국은 그래핀 재료 제작 및 응용의 탐색분야에서 일정한 성과를 달성했지만 규모화적인 응용을 실현하려면 일련의 문제를 해결해야 한다. 모시(墨西)과기 연구개발센터 주임 저우쉬펑(周旭峰)은 “중국과학보”기자에게 “일부 응용기업은 그래핀에 대한 이해가 부족하여 단순하게 그래핀을 ‘돌을 황금으로 만들 수 있는 재료’로 간주하고 있지만 실제적으로 사용자들이 그래핀을 응용하는 동시에 자체의 생산 공법을 변경해야 한다.”고 논술했다. 사용자들이 직면한 난제에 관하여 중국과학원 닝보(寧波) 재료연구소 그래핀 연구개발팀 및 모시(墨西)과기는 한 면으로 산업의 공통적인 문제에 대해 기초적인 연구개발을 진행하고 있다. 기자가 발표회에서 파악한 정보에 근거하면 모시(墨西)과기는 사용자들을 유도하여 그래핀의 우수한 성능을 충분히 이용하여 다운 스트림 사용자를 위해 일련의 전용 그래핀 제품을 제공하게 될 전망이다. 다른 한 면으로 응용기술 서비스센터를 설립하여 사용자들이 응용과정에서 직면한 난제를 해결하는 것이다. 구체적인 방법은 사용자들이 요구를 제기하면 응용기술 서비스센터에서는 솔루션을 제공하여 상호 연락을 하며 필요 시 동 센터는 직접 기술인원을 파견하여 현장 지도를 진행하며 만약 사용자 측에서 문제가 발생하면 제때에 동 센터로 피드백을 할 수 있는 것이다. 사용자와 동 센터는 반복적인 교류를 거쳐 그래핀의 응용을 지속적으로 추진할 수 있다. 그 외, 그래핀 산업화 과정이 가속화함에 따라 다운 스트림 사용자로서 어떻게 그래핀을 판정하고 측정하는 것은 반드시 직면해야 할 문제이다. “재료를 잘 제작했다 해도 응용을 잘 할 수 있는 것은 아니다.”라고 전국 나노기준위원회 재료분석기술위원회 비서장 다이스펑(戴石鋒)이 “중국과학보”기자에게 말했다. 그러므로 그래핀 제품에 대한 판정과 측정은 이에 대한 기준을 제정해야 한다. 국가과학기술부 “973 계획”, 국가자연과학기금위원회 프로젝트 비용 지원을 받아 중국과학원 푸젠(福建) 물질구조 연구소 ‘연구화학 국가 중점 실험실’ 관룬후이(官輪輝) 연구원 연구팀은 싱가포르 난양공과대학 쉬즈촨(徐梽川) 박사와 협력하여 새로운 구조 디자인으로 멀티 벽 탄소 나노 튜브를 중공(空心) 다공 탄소 나노 튜브에 보충하여 한 가지 신형 튜브 속 튜트 복합 탄소 나노 재료를 합성하는데 성공했다. 동 재료는 황의 전기 전도성을 향상시켰고 폴리 황화물의 용해를 억제했으며 큰 공(孔)체적을 제공하여 황의 적재량을 향상시켰다. 합성된 황/탄소 복합재료는 리튬황전지의 양극재료로서 높은 비교용량(比容量)과 양호한 순환성 및 우수한 율속 특성(Rate performance)이 있는 것으로 나타났다. 동 광학 공명체에는 광파를 반사할 수 있는 거울이 없고 펌프 광(Pump Light)에 여기(Excitation)되어 마이크로 레이저 기기를 형성하며 만약 표면에 나노 입자가 닿으면 원래 고리형 캐비티에서 단일 방향으로 전파되는 레이저가 일부 반대 방향으로 난반사되는 광학모드를 형성한다. 시계바늘 방향 전파 및 시계바늘 반대방향 전파되는 레이저는 상호 결합되어 원래 단일 주파수인 라만(Raman) 레이저는 두 개 부동한 주파수의 라만 레이저로 균열된다. 센서에 라만 레이저가 생성된 후 센서 고리에 접촉된 첫 번째 나노 입자, 예를 들면 한 개의 바이러스는 라만 레이저를 두 개로 균열시킬 수 있다. 더 많은 입자가 하나씩 센서에 하락하면 두 개의 라만 레이저 주파수와 두께가 실시간으로 변화하게 된다. 두 줄기의 라만 레이저 주파수 차이 및 소속 마이크로 캐비티 공진(共振) 모드의 두께를 분석하면 매개 나노입자에 대한 계량과 특성 분석을 진행할 수 있다. 중커나신 회사는 최근 베이징 최초의 나노 전자 재료 검출 플랫폼을 구축하였으며 40,000장의 전국 과학기술 전시회 나노 재료 그린 인쇄 전자 티켓을 인쇄하였으며 나노 재료의 그린 지하철 티켓 연구개발에 성공하였으며 중국 내 수십 개 업체들과 제품 판매 계약을 체결하였다. 관련 전문가들의 예측에 따르면, 나노 재료 보급과 응용은 인쇄 산업에 큰 충격을 가져다 줄 것이며 인쇄 산업의 한 차례 혁명을 발생시키게 될 것이라고 한다. 나노 재료가 인쇄 산업에 인쇄 회로 제조에 응용될 뿐만 아니라 점차 스크린 인쇄 산업의 잉크 제조 분야로 발전하여 인쇄 품질 향상에 있어 우위를 차지할 것으로 전망된다. 잉크 정밀도와 인쇄 품질은 밀접히 관련되어 있다. 잉크 정밀도가 높을수록 색상 능력이 더욱 강하고 인쇄품의 스크린 점도 더욱 명확해진다. 나노 재료는 현재 이미 결정 입자가 제일 세밀한 재료에 속하기 때문에 나노 잉크는 정밀 정도 상에서 특히 우세를 보유하고 있다. 특정 나노 마이크로 입자의 나노 잉크를 컬러 인쇄에 사용하기 때문에 색상이 더욱 풍부하고 더욱 선명한 상황이다. 라만 이익(Gain)은 임의의 주파수대의 펌프 광을 이용할 수 있기 때문에 큰 정도에서 특정 펌프 광원에 대한 엄격한 요구를 충족시킬 수 있다. 이런 원인 때문에 하여 다양한 환경에서 혼합하지 않은 동일한 센서를 사용할 수 있고 특정 환경에 근거하여 적합한 작업 주파대수를 선택할 수 있는 상황이다. 예를 들면, 이런 환경에서 흡수가 제일 작은 주파수대를 선택하거나 목표 나노 입자의 특성에 근거하여 적합한 펌프 주파대수를 선택할 수 있는 것이다. 동 연구에서 개발한 센서는 라만 이익(Gain)을 이용하여 마이크로 캐비티 센서에 반드시 희토 이온을 혼합해야 이익(Gain)을 얻을 수 있는 역사를 끝내고 검측 한도를 극도로 향상시켰으며 센서의 생물 친화성을 보증하고 펌프 광 밴드 두께의 제한을 받지 않게끔 하였다. 이번 연구는 사용한 재료의 내부 이익(Gain) 메커니즘을 밝혀냈다. 예를 들면, 희토 이온과 양자 점 혹은 광학 염료 등이 아닌 라만 이익(Gain) 및 매개 변수 변환 효과의 이익이 광학 소모 보상 분야에 거대한 잠재력이 있다는 점을 밝혀냈다. 이번 연구는 소모에 제한되어 있는 광학 시스템 및 이온 시스템의 발전과 응용을 추진하는 면에서 중대한 의미를 보유하고 있다. 이번 연구는 칭화(清華)대학, 국가자연기금위원회, 국가과학기술부의 관련 과학 연구비 지원을 받아 추진되었다. ‘펌프’ 레이저는 마이크로 캐비티에서 한 개 라만 모델을 생성시킨다. 나노 입자가 마이크로 캐비티에 하락한 후 마이크로 캐비티 내에 전파된 라만 광은 모델 분열이 발생되어 두 개의 부동한 색상의 새로운 레이저 모델을 생성시킨다. 광의 주파수 변화만 검측하면 단일 입자의 해상도로 나노 입자를 검출할 수 있다.