200℃ 이하의 상태에서 원하는 기판에 그래핀을 직접 합성하는 신기술을 국내 연구진이 개발했다.
개발 주역은 권순용 울산과학기술대(UNIST) 교수와 곽진성 UNIST 박사과정생, 김성엽·박기복 UNIST 교수, 김영운·윤의준 서울대 교수, 수닐 코담바카 미 UCLA 교수 등 7명(이하 권 교수 연구팀)이다.
권 교수 연구팀은 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 일반연구자지원사업(기본연구)과 WCU육성사업을 통해 이 신기술을 개발했다.
개발 결과를 담은 논문은 곽진성 박사과정생을 제1저자로 `네이처` 자매지 `네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)` 1월 24일자에 실렸다.
그래핀은 우수한 물리적·전기적 특성을 지녀 발견과 함께 실리콘을 대체할 차세대 나노물질로 떠올랐다. 하지만 고온(1000℃) 금속기판에 그래핀을 합성한 후 이를 떼어내 원하는 기판에 전사(轉寫)하는 기존 방식으로는 상용화가 어려웠다.
권 교수 연구팀은 상온에 가까운 저온(기존의 1/5, 200℃ 이하)에서 원하는 기판에 그래핀을 직접 합성하는 새로운 방법을 찾아냈다.
권 교수 연구팀은 탄소원자가 상온에 가까운 저온의 금속표면 위에서 자발적으로 확산하고 스스로 벌집 모양의 원자간 결합을 형성하는 현상을 이용했다. 신기술은 어떠한 기판(단단한 산화 실리콘 기판 및 유리, 플라스틱 기판 등)에서도 그래핀을 직접 만들 수 있다. 그래핀의 결정립 크기를 자유자재로 조절하는 것도 가능하다.
한국연구재단은 차세대 반도체 소재로 쓸수 있는 가능성은 물론 그래핀의 물리적·전기적 특성을 조절하기 위한 그래핀 결정립의 크기 제어가 가능하다는 사실을 처음으로 보여준 의미 있는 결과로 평가했다.
권순용 교수는 “비교적 간단한 장비와 방법으로 저온에서 그래핀을 원하는 기판에 직접 형성하는 기술을 개발한 것으로, 차세대 그래핀 산업에 응용할 수 있는 핵심 기술이 될 것”이라 말했다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
