[헬로티]

"그래핀 산업적 응용에 기여"

한국연구재단은 아주대 이재현 교수·목포대 손석균 교수·삼성디스플레이 조성호 상무 공동 연구팀이 흑연에서 그래핀을 결점 없이 떼어내는 박리법을 개발했다고 1일 밝혔다.

 

그래핀은 흑연의 한 층에서 떼어낸 벌집 모양의 2차원 물질이다. 전기·화학적 특성이 우수해 반도체 분야 '꿈의 신소재'로 불린다.

기존에는 테이프로 흑연의 표면에서 그래핀을 기계적으로 떼어내는 박리법이 주로 쓰이지만, 그래핀의 두께가 수 ㎚(나노미터·100만분의 1㎜) 수준으로 얇아 층수와 면적을 제어하기 어렵다.

흑연과의 결합력이 큰 팔라듐과 니켈 등으로 표면을 코팅하고 테이프를 떼어내면 생각했던 것보다 균열이 커져 그래핀이 너무 두꺼워지게 된다.

연구팀은 테이프로 떼어낼 때 생기는 균열의 크기와 방향을 원자 수준에서 제어해 원하는 면적과 층수의 그래핀을 얻는 데 성공했다.

그래핀 층 간 결합력과 비슷한 수준의 금(Au)으로 흑연 표면을 코팅한 뒤 테이프로 떼어내면 균열이 수직 방향이 아닌 수평 방향으로 생겨 단층의 그래핀만 분리해낼 수 있다.

그림. 흑연에서 그래핀을 박리하는 방법 모식도 (출처: 연합뉴스)

그림. 금과 다른 금속을 박리법에 적용했을 때 균열의 차이 (출처: 연합뉴스)

층수는 단일 층부터 최대 40층까지 제어할 수 있다. 제작할 수 있는 단일 층 면적은 수 ㎜ 수준으로 기존 박리법보다 4천 배 이상 넓고, 그래핀 밀도도 훨씬 높다고 연구팀은 설명했다.

이재현 교수는 "무결점 그래핀 구현에 다가감으로써 그래핀의 산업적 응용에 기여할 것"이라고 말했다.

이번 연구 성과는 지난달 28일 국제 학술지 '사이언스 어드밴시스'(Science Advances)에 실렸다.