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건국대 박배호ㆍKAIST 박정영 교수팀…전자소자등 응용ㆍ상용화 가능성 높여 그래핀(graphene)은 실리콘이나 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고 강도도 강철보다 200배 이상 강하며 열전도도와 신축성이 뛰어나 실리콘 반도체를 대체할 차세대 전자소자나 디스플레이, 입는 컴퓨터 등에 활용할 수 있는 ‘꿈의 신소재’로 각광받고 있다. 하지만 그래핀의 이러한 뛰어난 특성은 이론적으로 예측됐을 뿐 지금까지 완벽하게 구현되지는 못했다. 그래핀의 구조를 완벽하게 파악하지 못했기 때문이다. 국내 연구진이 이 그래핀의 표면에 주름이 존재하고, 하나의 그래핀 조각에서도 구역에 따라 주름 방향이 다르다는 사실을 세계 최초로 밝혀냈다. 이번 연구결과는 그래핀의 전자소자 등으로의 응용 및 상용화 가능성을 한층 확장시킨 것으로 평가된다. 건국대 물리학부 박배호 교수와 한국과학기술원(KAIST) 박정영 교수팀은 그동안 개념상으로만 알려졌던 그래핀의 미세한 주름 구조와 도메인 구조 그리고 도메인 구조들의 생성원리 및 열처리 공정을 통한 주름구조 제어 가능성을 최초로 규명했다고 30일 밝혔다. 이번 연구결과는 권위있는 과학저널인‘사이언스(Science)’지에 게재될 예정이며, 이에 앞서 ‘사이언스 온라인 속보(Science Express)’에 7월1일(한국시간)자로 소개됐다. 주름구조는 그래핀의 전기적ㆍ자기적 특성에 영향을 미쳐 그래핀으로 만든 소자의 성능을 저해할 수 있기 때문에 이러한 주름 구조의 생성 원인과 구조를 규명하고 이를 제어하는 방법을 찾는 것은 세계 과학계에서 그래핀의 상용화에 매우 중요한 연구 과제였다. 연구진은 기계적 박리법으로 분리해낸 그래핀 박막을 원자힘 현미경을 이용해 측정한 결과 물리적으로 똑같은 특성을 지닌 단일층 그래핀 내에 마찰력이 현저히 다른 구역(비등방성 마찰력 도메인)이 존재하는 것을 발견했다. 연구진은 또 마찰력의 차이가 발생하는 원인을 밝히는 과정에서 그래핀에 잔주름의 방향이 다른 구역(도메인)이 존재한다는 사실을 알아냈고, 적절한 열처리 공정을 이용하면 이런 구역구분이 없어지면서 전체가 일정한 마찰력을 보이도록 재구성할 수 있다는 사실도 밝혀냈다. 박배호 교수는“이번 연구는 주름구역의 존재를 최초로 확인했다는 점과 주름구조의 제어 가능성을 보임으로써 휘어지는 전자소자 등에의 응용가능성을 한 단계 확장시켰다는데 의의가 있다"면서 "또 그래핀의 도메인 구조를 관찰하고 열처리 공정으로 제어가 가능하다는 것도 밝혀내 앞으로 고성능 그래핀 소자의 상용화를 위해 필수적인 물성평가 기술 및 공정 기술의 기반을 제공하게 될 것”이라고 설명했다.
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