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방향성 없는 기판에서 그래핀 '한 방향 성장' 성공

성균관대 안종열 교수팀 "기존 통념 깬 연구 사례"
탄화규소 기판 위 비정질 필름 위에서 제작된 단방향 그래핀을 주사 투과 전자 현미경으로 본 모습 [한국연구재단 제공=연합뉴스]
탄화규소 기판 위 비정질 필름 위에서 제작된 단방향 그래핀을 주사 투과 전자 현미경으로 본 모습 [한국연구재단 제공=연합뉴스]

(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 한국연구재단은 성균관대 안종열 교수 연구팀이 비정질 박막 위에서 한 방향만 갖는 그래핀을 성장시키는 데 성공했다고 10일 밝혔다.

탄소원자로 이뤄진 그래핀은 전기전도성·열 전도성·투명성 등 우수한 물성을 지닌다.

2003년 처음으로 발표된 이후 그래핀 활용도에 따라 많은 성장 방법이 연구되고 있다.

그런데 성장 방법에 따라 그래핀 양과 질이 달라서, 연구 목적에 따라 선택적인 방식을 이용한다.

2006년에 나온 탄화규소 자연 성장법은 질적으로는 우수한 그래핀을 얻을 수 있다.

그러나 해당 그래핀을 다른 기판으로 옮기기 쉽지 않다.

2008년에 발표된 화학 기상 증착법의 경우 대량 생산이 가능하고 다른 기판으로의 전이가 쉽지만, 질적 우수성이 떨어진다.

두 가지 성장 기법의 단점을 줄여나가는 연구가 활발하게 이뤄지는 건 이런 이유에서다.

연구팀은 방향성 없는 비정질 박막 위에서 그래핀을 키우는 기술을 새로 고안했다.

먼저 탄화규소 위에 팔라듐을 증착했다.

이후 남은 탄소가 그 위에 자연스럽게 단방향 그래핀으로 크도록 유도했다.

'그래핀을 포함한 한 방향의 단결정 물질을 성장시키기 위해서는 기판도 단결정이어야 한다'는 통념을 깬 셈이다.

질적인 면에서 기존 방식보다 떨어지지 않으면서도 전이 문제도 해결할 수 있는 연구 결과라고 연구팀은 설명했다.

안종열 교수는 "세계 최초로 비정질 박막에서 단결정 그래핀을 성장시킨 것"이라며 "그래핀을 포함한 다양한 단결정 성장 방법론 개발에서의 근본적인 한계를 극복했다고 볼 수 있다"고 말했다.

연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 원자력연구개발사업과 기초연구사업(중견연구) 지원으로 수행했다.

성과를 담은 논문은 '에이씨에스 나노'(ACS Nano) 2월 26일 자에 실렸다.

walden@yna.co.kr

<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지> 2019/03/10 12:00 송고

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