In this work, we attempt to purify multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) using electrophoresis induced by application of an AC electric field to a set of microelectrodes in a microliquid channel. This purifying method is different from conventional methods based on chemical processes. It was observed that the most of the MWNTs could pass along the microliquid channel without attaching to the electrode under specific conditions of 1 kHz, at $0.2V_{rms}/{\mu}m$. On the other hand, the majority of the carbon impurities attached to the electrodes under identical conditions. Field emission scanning electron microscopy (FESEM) images and Raman spectra confirm that this condition is beneficial for removing the carbon impurities. The proposed approach has potential applicability in the development of microdevices that can simultaneously perform the purification and fabrication of MWNTs.
본 연구에서 우리는 미세유로에 미세 전극이 더해진 디바이스에 교류 전기장을 인가하여 발생한 전기영동 현상을 이용해 다층벽 탄소나노튜브를 정제하고자 하였다. 이러한 정제법은 기존의 화학적 방법에 기반을 둔 정제법과 다르게 빠르고 손쉬우며, 무엇보다 비파괴적인 방법이다. 우리는 대부분의 다층 탄소나노튜브가 1 kHz, $0.2V_{rms}/\mu m$의 조건하에 형성된 전기장 내에서는 미세 전극에 달라붙는 현상 없이 미세 유로를 통과하는 것을 관찰할 수 있었다. 이에 반해 대부분의 탄소불순물은 같은 전기장 내에서 미세 전극에 달라붙는 현상을 보여주었다. 즉, 위와 같은 조건에서 탄소불순물이 미세 전극에 의해 걸러지는 것이 최대화 되는 것을 실험적으로 관찰할 수 있었다. 또한, 미세 디바이스의 출구부 쪽 끝단에 정제의 검증을 위한 또 다른 미세전극 한 쌍을 설치하여 그 곳에 다층 벽 탄소나노튜브를 정렬 및 부착 시킨 결과, 전계 방사형 주사 현미경 이미지와 라만 스펙트럼은 이러한 조건이 탄소 불순물을 제거하는데 유용하다는 것을 증명해 주었다. 따라서 본 연구에서 제안된 정제법은 기존 정제법에 비해 빠르고 쉬우며 비파괴적인 방법일 뿐만 아니라, 다층 탄소나노튜브의 정제와 조립을 동시에 수행하는 미세 디바이스의 개발의 가능성을 보여주는 사례라 할 수 있다.
