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이제는 입체가 대세, 3차원 그래핀 온다

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2014년 11월 10일 18:00 프린트하기

연구팀이 만든 3차원 입체 탄소구조체. 국소적으로는 벌집모양의 그래핀과 동일하나, 전체 모양은 3차원 입체 구조다. 그래핀 소재의 특성을 유지했다. - 성균관대 물리학과 제공
연구팀이 만든 3차원 입체 탄소구조체. 국소적으로는 벌집모양의 그래핀과 동일하나, 전체 모양은 3차원 입체 구조다. 그래핀 소재의 특성을 유지했다. - 성균관대 제공

그래핀은 탄소를 벌집 모양으로 평면에 배열한 2차원 구조로 투명하면서도 전기가 잘 통하는 특성이 있어 미래 신소재로 꼽힌다.


안종렬 성균관대 물리학과 교수팀은 지금까지 2차원 구조로만 제작이 가능했던 그래핀을 3차원 입체구조로 만들 수 있는 방법을 찾아내고 나노분야 국제학술지 ‘ACS 나노’ 10월 20일자에 발표했다.


이전에도 그래핀을 입체구조로 만들기 위한 노력은 계속 있었다. 하지만 주로 화학적 방법을 이용해 원하는 모양을 만들기가 어렵고, 일단 입체구조로 만들어도 다시 2차원 평면구조로 돌아가려는 습성이 강해 불안정한 문제가 있었다.


연구팀은 먼저 고출력 반도체 소자에 흔히 쓰이는 실리콘 카바이드로 3차원 그래핀의 주형이 되는 탄소구조체를 만들었다. 그리고 탄소구조체를 가열해 실리콘을 선택적으로 제거해 탄소원자만 남은 입체 그래핀을 완성했다. 이 방법을 이용해 연구팀은 그래핀을  모자 모양(엠보싱)의 입체 구조로 나노미터(nm·1nm는 10억 분의 1m)에서 마이크로미터(㎛·1㎛는 100만 분의 1m)까지 성장시키는 데 성공했다.


안 교수는 “이번에 개발한 3차원 입체 탄소구조체는 기계적 복원력이 뛰어나 입체유연센서 등 다양한 3차원 마이크로전자기계시스템(MEMS)에 응용할 수 있을 것”이라고 말했다.

 


이우상 기자

idol@donga.com

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