탄소 복합물들은 독특한 구조와 새로운 물리적 성질과 화학적 성질 그리고 많은 영역에서의 잠재적 가능성 때문에 매우 중요한 물질이다. 그러나 탄소 복합물들은 기능성 재료와 결합하여 일어나는 표면 개질, 탄소 입자의 준비 등의 복잡한 다단계 프로세스로 만들어진다. 분산 크기는 탄소 캐리어(carrier)에 의해서 분산되는 입자의 조절을 어렵게 할 수 있다. 또한 대부분의 중합 방법에서 사용되는 탄소 공급원은 비싸거나 독성이 있는 물질로 구성된다. 따라서 탄소 복합물을 쉽게 만들 수 있는 간단한 방법을 개발할 수 있다면 지금보다 더 많은 곳에 이 물질을 적용할 수 있을 것이다.
헤이룽장 대학(Heilongjiang University)의 홍강 푸(Honggang Fu)와 연구진은 탄소 공급원과 선구물질의 배위 상호작용(coordination interaction)으로 은(Ag)/탄소 복합물을 만들 수 있는 간단한 방법을 제안했다. 아크릴 산(acrylic acid) 종류인 수지 CD-180은 탄소 공급원으로 선택되었다. 어떤 온도가 되면 탄화(carbonization)가 일어나고 이로 인해서 수지-Ag+ 복합물이 되기 위해서 은 이온을 가진 나트륨 이온의 교환으로 은 나노입자가 적당한 크기로 탄소 표면 위에 잘 분산된 은/탄소 복합물이 만들어졌다. 항균 분석을 해 본 결과로 복합물의 입자 크기가 높은 안정성과 효과적인 항균 성질을 나타내는데 결정적인 역할을 한다는 사실을 알게 되었다.
이 방법에서 글루코오스(glucose)와 많은 수산기(hydroxyl) 가진 녹말, 아미도기(amido)와 카르복실기(carboxyl group)를 가진 다른 이온 교환 수지(ions-exchange resin) 그리고 많은 셀룰로오스가 포함된 농장 생산물 같은 다른 기능성 선구 물질들이 사용될 수 있다. 이 배위 상호작용으로 다른 금속 이온들(철, 코발트, 니켈, 은, 금, 아연, 팔라듐, 텅스텐, 몰리브덴 등)은 탄소 선구물질과 결합될 수 있고 결국 GC(graphic carbon) 캡슐, 나노시트(nanosheet), Ag/GC 복합물, WC/GC, MoC/GC 그리고 ZmO/GC 등의 다른 결정을 가진 탄소와 다른 성분을 가진 탄소 복합물이 만들어질 수 있다. 이 물질들은 흡수, 분리, 의료, 촉매 현상 그리고 광학적 전기 변환 영역에서 유망하게 적용될 수 있다.
이 연구결과는 Nanotechnology에 “A simple and large-scale strategy for the preparation of Ag nanoparticles supported on resin-derived carbon and their antibacterial properties” 이라는 제목으로 게재되었다(Baoli Wang et al 2009 Nanotechnology 20 025603 (7pp) doi: 10.1088/0957-4484/20/2/025603).
그림 1. (A) 순수를 사용한 번식 억제 (B) Ag/C-400, (C) Ag/C-600, (D) Ag/C-800, (E) Ag/C-1000, 그리고 (F) 기준 항바이러스 물질(스트렙토마이신, 항생제)의 바이러스 증식 억제 효과 검사.
그림 2. 연구진들
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