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콩 심은 데 콩 나고, 그래핀 심은 데 그래핀 난다

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콩 심은 데 콩 나고, 그래핀 심은 데 그래핀 난다

2014.07.15 18:00

이재갑 KIST 계면제어연구센터 박사 - KIST 제공
이재갑 KIST 계면제어연구센터 박사 - KIST 제공

  올해 6월 탄소나노튜브(Carbon NanotubeㆍCNT)가 사실은 원통이 아니라 나선형이라는 사실을 밝혀낸 이재갑 KIST 계면제어연구센터 박사팀이 그래핀과 관련한 새로운 연구결과를 발표했다.


  그래핀 ‘씨앗’을 이용해 그래핀을 대량생산할 수 있는 방법과 X선을 이용해 그래핀이 순수 그래핀인지 아닌지를 확인하는 새로운 방법이 ‘네이처’ 자매지인 ‘사이언트픽 리포트’ 14일자에 실렸다.


  연구팀은 ‘그래핀 씨앗’을 만들기 위해 먼저 탄소나노튜브를 기계적으로 잘게 부숴 5nm(나노미터, 10억 분의 1m) 크기의 그래핀 분말을 대량으로 제조했다. X선 장치를 이용해 분해 전 탄소나노튜브와 분해 후 그래핀 분말, 액상처리한 그래핀 분말을 분석하자 이들에게서 공통적인 패턴이 나타났다. 연구팀은 이 패턴을 확인하는 것으로 그래핀이 순수한지 아닌지를 확인할 수 있다고 밝혔다.


  그래핀 분말로 만든 ‘그래핀 씨앗’을 화학반응 속도를 높여주는 기상화학 플라스마 증착장치에 넣자 수십nm가 넘는 2차원 평면 그래핀(시트형)이 만들어졌다. 이 평면 그래핀을  X선 장치로 검사한 결과 그래핀에서만 나오는 특정 패턴이 확인됐다. 그래핀 씨앗으로 만든 시트형 그래핀이 순수 그래핀으로 성장했다는 뜻이다. 이런 확인 과정이 중요한 까닭은 순수한 그래핀이 아니면 구조 유지, 전기전도도와 투광성 등에서 큰 차이가 생기기 때문이다.


  이 연구원은 “씨앗을 이용해 공정에 필요한 평면 그래핀을 쉽게 대량으로 얻을 수 있게 됐다”며 “성장 과정 중 일부 그래핀 층이 여러 층으로 쌓여 흑연이 되는 문제를 극복하는 것이 다음 연구 과제”라고 설명했다.

 

 

탄소나노튜브를 파쇄해 만든 그래핀 분말을 플라스마 CVD 장치에 넣으면 그래핀 시트가 만들어진다. - KIST 제공
탄소나노튜브를 파쇄해 만든 그래핀 분말을 플라스마 CVD 장치에 넣으면 그래핀 시트가 만들어진다. - KIST 제공

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