전도성 고분자 나노섬유: 자기전도(Magneto Conductance)가 고전압하에서 영이 되는 폴리아세틸렌 나노섬유 - 박 영 우

[사무국]

박 영 우
한국시니어과학기술인협회 수학‧물리‧천문 분과 연구위원
서울대학교 물리천문학부 명예교수 

초록

  전도성 고분자 필름은 고분자 나노섬유들이 무질서하게 서로 엉켜 있어 필름의 전기전도도 측정에 나노섬유 간의 접촉저항이 무수히 많이 포함되어 있다. 이 접촉저항들을 배제한 나노섬유 자체의 고유 저항을 측정하기 위해 고분자 단일 나노섬유를 추출하여 전기전도도(전류-전압 측정)를 자기장 하에서 측정(Magneto Conductance: MC) 하였다. MC의 자기장은 스핀(spin)을 probe하고 전류-전압 측정은 전하(charge)를 probe하기 때문에 한 번의 실험으로 전하와 스핀을 동시에 측정하는 것이다. 그 결과 degenerated ground state polymer인 polyacetylene (PA) 나노섬유는 고전압 하에서 자기전도 (MC)가 영이 됨을 발견하였다. 이것은 spinless charge carrier인 soliton이 저 전압 하에서는 속박되어 있다가 임계전압보다 큰 고전압이 가해졌을 때 모든 soliton들이 자유롭게 움직이며 전기전도도에 기여하는데 soliton은 charge만 띄고 spin이 없기 때문에 외부 자기장에 반응하지 않아 MC가 영이 되는 것이다. 이러한 분석을 뒷받침하기 위하여 non-degenerated ground state polymer인 
polyaniline(PANI) 단일 나노섬유와 polythiophene(PT) 단일 나노섬유의 자기전도(MC)를 각각 측정한 결과 이들 고분자들은 고전압에서도 MC가 영이 되지 않음을 발견하였다. 이것은 이들 고분자는 spin과charge를 함께 갖고 있는 polaron이 전하 수송에 기여하여 고전압하에서 스핀이 외부자기장에 반응하기 때문에 MC가 영이 되지 않는 것이다. 따라서 폴리아세틸렌 나노섬유의 전하수송은 spinless charge carrier인 soliton에 의한 것임을 규명하였다.

키워드: 폴리아세틸렌 나노섬유, Magneto Conductance, 자기전도가 영, soliton, polaron

731-전도성 고분자 나노섬유-(박영우).pdf

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