교토대학, 나고야대학, 아이치공업대학 등의 연구그룹이 인장에 강한 카본 나노튜브의 구조를 확인하는 데 성공했다.
탄소 원자가 벌집 격자 형태로 결합한 물질인 카본 나노튜브는 매우 가볍고 튼튼하기 때문에 이론상 지구와 우주를 연결하는 우주 엘리베이터의 건축 재료로도 될 수 있는 후보 물질로서 주목을 받고 있다.
그러나, 탄소나노튜브와 한마디로 말해도, 직경이나 탄소의 배열 방법이 무수히 있는데, 인장에 대한 강도(인장 강도)를 측정하면, 시료마다 측정치에 큰 편차가 생기는 것이 알려져 있다 .한편, 튜브의 구조를 조사한 후에 기계 특성을 측정하는 것은, 그 크기의 작기 때문에 매우 어려운 실험으로, 도대체 어떤 튜브가 강한가는 알 수 없었다.
이러한 가운데 본 연구에서는 기하구조(탄소 배열)를 제대로 결정한 1개의 카본 나노튜브의 인장 강도 측정 실험을 다음과 같이 설계하여 세계에서 처음으로 성공시켰다.먼저, 알코올 화학 기상 성장법에 의해 기판에 마련된 틈에 가교하도록 단층 카본 나노 튜브를 성장시키고, 광대역 레일리 산란 분광법을 이용하여 기하 구조를 결정한다.그런 다음 마이크로 포크를 사용하여 튜브를 픽업하고 두 단계로 구성된 미세 장치에 브리지하도록 설치합니다.튜브가 끊어 질 때까지 한 스테이지를 이동하고 이동량과 스프링 상수에서 후크의 법칙에 따라 인장 강도를 결정합니다.
이 실험의 결과, 직경이 작고, 「근암 의자형」이라고 불리는 구조의 튜브가 가장 높은 인장 강도를 갖는 것을 알 수 있었다.또한, 실험 결과의 해석으로부터, 기하구조와 인장 강도의 상관을 발견하고, 인장 강도를 예측하는 관계식을 얻는 것에도 성공했다.
이것에 의해, 인장 강도를 예측할 수 있게 됨과 함께, 강한 재료를 만들기 위한 명확한 지침이 얻어져, 궁극의 구조 재료의 실현에 한 걸음 가까워졌다고 할 수 있다.
