그래핀 결함을 간편하게 조사하는 방법을 찾아낸 UNIST 연구진. 뒤 왼쪽부터 권순용 교수와 김성엽 교수 앞 왼쪽부터 조용수 연구원 곽진성 박사 박순동 연구원.(사진 = UNIST 제공)
신소재 그래핀에 생긴 결함을 쉽게 찾아 낼 수 있는 기술이 개발됐다.
UNIST(울산과학기술원, 총장 정무영)는 신소재공학부 권순용 교수팀과 기계항공 및 원자력공학부 김성엽 교수팀이 그래핀에 생긴 결함을 쉽게 찾을 수 있는 기술을 개발했다고 29일 밝혔다.
연구진이 개발한 것은 구리 기판에 성장시킨 그래핀 결함을, 광학현미경과 전자현미경으로 간단히 찾아내는 기술.
그래핀을 공기 중에서 열처리해 구리 기판을 산화시키는 방식인데 이때 결함 있는 그래핀 아래쪽 만이 산화돼 붉은 '녹' 자국이 생겨 쉽게 구별할 수 있다는 거다.
그래핀(Graphene)은 탄소 원자 한 층의 얇은 물질로, 2010년 노벨 물리학상에 선정되며 주목받았다.
강철보다 단단하고 열이나 전기를 잘 전달하며, 유연한 성질이 있어 투명전극‧에너지용 전극‧차세대 반도체 등에 쓰일 꿈의 신소재로도 불린다.
하지만 큰 면적의 그래핀을 제작하는 과정에서 생기는 결함 때문에 상용화가 어려웠다.
대면적 그래핀을 200도씨에서 가열했을 때 나타는 현상. 연구그림 왼쪽부터 30분 60분 90분 120분이 지나면서 녹 자국이 보이는 모습.(그림 = UNIST 제공)
제1저자인 곽진성 UNIST 신소재공학부 연구교수는 "이 기술을 이용하면 그래핀 결함이 얼마나 심하고, 어떻게 분포됐는지 단기간에 대면적으로 조사할 수 있다"고 말했다.
특히 이번 연구는 그래핀 결함을 파악하기 위한 실험 결과를 전산모사기법으로 시뮬레이션하면서 의미 있는 결과를 거뒀다.
화학기상증착으로 그래핀을 생성할 때 결함이 생기는 원리와 과정을 원자 수준에서 규명한 것이다.
권순용 교수는 "앞으로 구리 기반 전자소자 연결 소재 영역에서 그래핀을 도입할 발판을 마련했다"며 "고품질 그래핀 시트(sheet)를 기반으로 다양한 차세대 전자소자에 그래핀을 적용하는 연구가 가속화될 것"이라고 말했다.
이번 연구결과는 '네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)' 11월 16일자 온라인판에 게재됐다.