포항가속기연구소/김기정 박사...수소저장장치, 태양광소자, 스핀소자 등 연구분야에 광범위하게 적용될 것으로 예상된다고 밝혀
 
 
교육과학기술부(장관 안병만)는 포항가속기연구소의 김봉수 박사팀과 KAIST 화학과의 김세훈 교수팀이 그라핀(Graphene) 층의 두께에 따른 탄소결합에너지 차이를 밝히는 영상을 포항방사광가속기를 활용하여 얻는데 성공했다고 발표했다.

이러한 연구성과는 세계적인 재료과학전문지인 Advanced Materials지 온라인판(8월22일)에 약식 게재되었으며, 10월2일 발매될 10월호에 정식 게재됐다.

흑연(그라파이트)을 원료로 2004년에 처음 만들어진 그라핀(Graphene)은 투명한 물질로 두께가 원자 한 개 수준에 불과하여 우주에서 가장 얇은 물질 중 하나로 알려져 있다.

불활성인 우수 전도체로 전기광학장치 응용에 널리 사용되며 그라핀에 분자나 금속을 첨가하면 전기적 특성을 변화시킬 수 있어 실리콘을 대체할 수 있는 차세대 후보물질로 각광받고 있다.

연구팀은 흑연을 붙인 셀로판테이프를 300㎚ 두께의 산화규소 기판에 접촉시킨 후 떼어내는 방법으로 그라핀을 준비하고 포항방사광가속기의 광전자 분광 현미경(SPEM) 빔 라인에서 그라핀의 두께에 따른 화학적 영상을 얻는데 성공하였고 단층, 세층, 다층구조에서 층간 탄소 결합에너지 차이를 측정하였다.

그라핀의 전기적인 특성은 두께에 따라 매우 다르게 나타나기 때문에 그라핀의 두께에 대한 정보를 알아내는 것은 매우 중요한데 이번 연구에서는 결합에너지 차이를 이용하여 그라핀의 두께를 추측할 수 있는 방법을 제시하였다는 점에서 큰 의의를 가진다.

또한, 그라핀에 분자나 금속을 첨가할 때 발생하는 전자적ㆍ화학적 구조변화는 그라핀을 활용한 장치의 성능과 직결되기 때문에 이러한 구조변화에 대한 정보를 알아냈다는 것은 후속 연구에 중요한 영향을 미치게 될 것이다.

본 연구의 주저자인 김기정 박사(포항가속기연구소)는 “본 연구결과는 향후 그라핀을 활용한 디스플레이소자, 각종 반도체 소자, 가스 센서, 수소저장장치, 태양광소자, 스핀소자 등의 연구분야에 광범위하게 적용될 것으로 예상된다.”고 말했다.


곽종헌기자/jhkwak@snmnews.com