꿈의 신소재 그래핀을 아시나요
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고등과학원 손영우 교수, "가장 얇지만 가장 강한 소재"
우리의 삶의 패턴을 완전히 바꿔놓았다고 해도 과언이 아닌 정보통신(IT) 혁명을 가능하 게 한 것은 단연 반도체 실리콘이다 실리콘은 꿈의 소재였다 그러나 이보다 훨씬 우수. . 하고 장점이 많은 새로운 소재가 등장할 전망이다.
반도체를 대신할 세기 신소재
“ 21 ”
우선 우주에서 가장 얇은 물질이지만 가장 강합니다 또한 반도체 실리콘보다도 전자를
“ .
배 이상 빠르게 이동시키며 구리보다도 배 이상 전류를 흘려 보낼 수 있습니다
100 100 .
원래 전류를 많이 보내면 열이 발생하기 때문에 웬만한 소재는 녹아 버리는데 그래핀 은 그렇지가 않습니다
(graphene) .”
우리나라 기초과학의 요람인 고등과학원 계산과학부 손영우 교수는 본지와 회견에서 최근 꿈의 소재로 떠오르 고 있는 그래핀에 대해 한마디로 설명한 내용이다.
그는 “사실 신소재는 2년마다 한번 정도 자주 등장해 왔지만 그래핀은 그 가운데서 가장 재미 있는 소재라고 생각한다 며 실리콘을 대신할 소재로 세계 각국이 이에 대한 연구를 활발히 진행하고 있다 고 말했다” “ ” .
년 세상에 등장한 그래핀은 다이아몬드와 흑연 다이아몬드 플러린과 탄소나노튜브와 같은 형제다 다시
2004 , , .
말해서 원자번호 6번인 탄소(C)로 구성됐다 그러나 그 구조는 다른 탄소 동소체. ‘ (同素體)’ .다
탄소나노튜브 고온초전도체 같은, 2차원 신물질 그리고 흑연에 대한 전통적인 연구들이 서로 맞닿아 있는 영, 역이기 때문에 지난 몇 년 동안 그래핀에 대한 연구는 전 세계에서 동시다발적으로 진행되고 있다 그래핀이. 지니고 있는 폭발적인 잠재력 때문이다.
그래핀은 연필심으로 쓰이는 흑연(graphite)와 화학에서 탄소 이중결합을 가진 분자를 뜻하는 ‘ ene’∼ 을 결합 해 만든 용어다.
휘어지는 디스플레이와 입는 컴퓨터에 안성맞춤
반도체나 디스플레이를 만드는데 쓰이는 실리콘 태양전지나 평면 디스플레, 이를 만드는데 쓰이는 투명전극인 산화인듐주석(ITO)은 늘리거나 구부리면 깨지거나 쉽게 전기전도성을 잃는다.
그래서 대부분의 전자기기는 이를 보호하기 위한 단단한 케이스가 필요하다.
휘는 디스플레이나 전자종이 입는 컴퓨터와 같은 전자기기를 개발하려면 실, 리콘이나 ITO와 비슷한 수준의 전기전도성을 가지면서 동시에 변형에 잘 견
제목 출 처 보도일자
꿈의 신소재 그래핀을 아시나요
‘ ’ ? 사이언스타임즈 2009 년 8 월 18 ( 일 화 )
디는 유연한 소재가 필요하다 이러한 조건을 만족시키는 꿈의 나노물질 로 불리는 그래핀이다. ‘ ’ .
손 교수에 따르면 연필심의 원료인 흑연은 탄소를 6각형의 벌집 모양으로 층층이 수없이 쌓아 올린 3차원 구 조로 이뤄졌다 그래핀은 여기서 가장 얇게 한 겹을 떼어낸 것이라고 보면 된다. .
다시 말해서 2차원 평면 형태를 갖고 있으며 두께는 상상을 초월할 만큼 얇다 탄소원자 하나의 지름인. 0.2나 노미터( =10㎚ 억 분의1m), 즉 100억 분의2m 정도다.
바로 그래핀의 이러한 우수한 성질 때문에 전 세계 과학자들이 그래핀 연구에 열광하는 있는 것이다 그래핀은. 두께가 0.2㎚로 얇으면서 물리적 화학적 안정성이 높다 또 상온에서 구리보다 단위면적당• . 100배 많은 전류를 실리콘보다 100배 빨리 전달할 수 있다.
뿐만 아니라 그래핀은 열전도성이 최고로 알려진 다이아몬드보다도 2배 이상 열전도성이 높다 기계적 강도는. 강철보다 200배 이상 강하다 게다가 신축성이 좋아 늘리거나 접어도 전기전도성을 잃지 않는다. .
그래서 미래 기술로 각광받는 휘어지는 디스플레이나 입는 컴퓨터에 적용될 수 있는 안성맞춤 소재라는 내용이 다.
스카치테이프로 떼어내 과학계를 놀라게 해
과학자들은 차세대 소재로 각광받는 탄소나노튜브를 뛰어넘는 소재로 평가하고 있다 그래핀을 원통처럼 말면. 탄소나노튜브가 된다 이 둘은 화학적 성질이 매우 비슷하다 그러나 그래핀은 탄소나노튜브보다 균일한 금속. . 성을 갖고 있어 산업적 응용 가능성이 더 크다.
그러나 계산응집물리(computational condensed matter physics)와 나노물리(nano science)가 전공인 교수는 아직은 속단할 단계는 아니라고 설명한다 그는. “아직 그래핀에서 전자의 전도도를 제한하는 근본적인 원리가 규명되지는 않았으며 또 그래핀의 모서리에 대한 원자 수준의 제어 및 그래핀 나노리본 제작 등 많은 숙제가 남아있는 것이 현실 이라고 설명했다” .
그러나 그래핀에 대한 연구가 물리학의 영역에서 화학 재료공학 전자공학 분야로 빠르게 확장되고 있는 만
“ , ,
큼 이런 근본적인 질문들은 곧 해결될 것으로 보인다” 손 교수는 설명했다.
과학자들은 수십 년간 2차원 물질을 찾기 위해 노력해 왔다 그러던 중 지난. 2004년 영국 맨체스터 대학 연구 팀이 상온에서 완벽한 2차원 구조의 그래핀을 제작하는 데 성공했다 놀라운 것은 너무나 간단한 방법으로 이. 뤄졌다는 것이다.
연구팀은 스카치테이프의 접착력을 이용해서 흑연에서 그래핀을 떼어낼 수 있었다 과학계를 놀라게 한 사건. 가운데 하나로 기록되고 있다.
컬럼비아 대학 김필립 교수, “노벨상에 근접”
한편 우리나라 과학자들도 그래핀 분야에서 괄목할 만한 연구성과를 내고 있는 것으로 알려졌다 미국 컬럼비. 아 대학 김필립 교수는 지난 2005년 그래핀을 분리한 후 물리학계의 오랜 숙제인 반정수 양자홀 효과 를 실험‘ ’ 으로 증명했다 이 연구로 노벨상에 근접했다는 평가를 받고 있다. .
또 성균관대 홍병희 교수와 삼성전자종합기술원 최재영 박사팀은 지난 1월 니켈 을 촉매로 1천도의 고온에서 메탄과 수소가스를 사용하는 화학증기증착법(CVD) 을 통해 가로 세로 각각, 2㎝의 그래핀을 만드는 데 성공했다.
손영우 교수는 “2차원 소재라는 것은 안정적인 소재라는 것을 의미한다 며” “원래 차원 소재는 존재하기 어렵다는 것이 통설이었지만 년대 이론적으로 가능하
2 1980
다는 주장이 제기됐다 고 설명했다 그는 그래핀이 무엇보다 튼튼하고 유연하다” . 는 것이 장점이라고 말했다
(flexible) .
튼튼하고 유연한 게 강점
“ ”
그는 또 “이러한 나노미터 크기의 탄소나노 구조체들은 옴의 범칙이나 뉴턴법칙이 적용되지 않고 파동방정식과 불확정원리 등 양자역학과 특수상대성이론으로 이해해야 할 대상 이라며” “아주 재미 있는 소재 라고 덧붙였다” .
