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꿈의 신소재 ‘그래핀’의 속살, 광학현미경으로 본다

2012년 10월 04일 00:00
‘꿈의 신소재’로 불리는 탄소나노물질, 그래핀(Graphene)의 성능을 획기적으로 개선할 길이 열렸다. 국내 연구진이 ‘대면적 그래핀’의 구조를 일반 광학현미경으로 관찰할 수 있는 방법을 찾았기 때문이다. 기존처럼 수십억 원대의 투과전자현미경 없이도 그래핀 조각 경계면을 관찰할 수 있는데다 크기 분포도 동시에 볼 수 있다. 이영희 성균관대 교수와 딘 록 듀옹·한강희 박사과정 학생(제1저자), 이승미 한국표준과학연구원 선임연구원으로 꾸려진 연구진은 대면적 그래핀을 이루는 각 조각의 경계면과 크기 분포를 동시에 관찰할 수 있는 방법을 개발해 4일자 ‘네이처(Nature)’에 발표했다. 그래핀은 전도성과 전하이동도가 높아 응용 가능성이 많지만 터치스크린이나 투명전도전극, 고속전자소자 등에 쓰려면 조각을 모아 면적을 늘려야 한다. 이미 전 세계 연구자들이 대면적 그래핀을 합성하는 데 성공했는데, 그래핀 조각 경계면의 전기저항이 예상보다 커 상용화에 어려움을 겪고 있다. 이 때문에 그래핀 조각의 경계면 폭과 크기 분포를 동시에 관측하는 방법이 반드시 필요했다. 연구진은 그래핀 조각 경계면 바로 밑에 있는 구리기판을 산화시키면 광학현미경으로도 그래핀 경계를 볼 수 있다는 걸 밝혔다. 수분이 포함된 공기에 자외선 처리한 뒤 구리기판을 산화시키면 그래핀의 경계면이 뚜렷이 드러나기 때문이다. 특히 구리기판 산화는 그래핀 조각 경계면 주변에서 일어나기 때문에 각 조각의 크기 분포도 동시에 볼 수 있다. 연구진은 구리기판이 산화되더라도 그래핀 성능에 지장을 주지 않는다는 점도 함께 밝혔다. 이영희 교수는 “비싼 장비가 없는 일반 연구자도 쉽게 그래핀 특성을 개선하는 연구를 수행할 수 있는 길이 열렸다”며 “산업체 생산라인에서도 그래핀을 대량 합성할 때 손쉽게 그래핀의 특성을 모니터링할 수 있어 경제적으로도 큰 효과가 있을 것으로 기대한다”고 연구의의를 밝혔다.

박태진 기자 tmt1984@donga.com

 

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