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그래핀 상용화 걸림돌인 나노주름 생성원인 밝혔다
이름 : 관리자 | 작성일 : 2016.10.11 13:14 | 조회수 : 17839
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그래핀 상용화 걸림돌인 나노주름 생성원인 밝혔다

- 래핀의 냉각특성 분석으로 나노주름 제어기술 확보위한 기반 제시해 -

기초지원() 문준희·이주한 박사, 서울대-융기원 홍병희 교수팀과 공동연구

 

□  그래핀 상용화의 걸림돌이었던 그래핀 나노주름의 생성원인이 국내연구진에 의해 규명됨에 따라, 나노주름 제어를 통한 고품질 그래핀 제작이 가시화 될 전망이다.

□  한국기초과학지원연구원(원장 이광식, 이하 기초지원연) 나노표면연구팀 문준희·이주한 박사 연구팀은 서울대학교(총장 성낙인, 이하 서울대) 화학부 및 차세대융합기술원(원장 박태현, 이하 융기원) 그래핀 융합기술 연구센터 홍병희 교수팀과의 공동연구를 통해, 촉매로 활용되는 구리박막 위에서 그래핀을 합성할 때 나타나는 나노주름의 생성원인을 규명 하는데 성공했다.

□  그래핀은 고온(1,000)에서 합성 되는데, 냉각 과정에서 팽창하는 독특한 성질을 지니고 있어
냉각 중 수축하는 구리와 그래핀 사이에 스트레스
(응력*)가 발생하게 되고 그 영향으로 구리 표면이 물결모양으로 변화하고 그래핀에 나노주름이 형성됨을 발견하였다.

            * 응력(Stress) : 물질의 외부에서 가해지는 힘에 대해 물질 내부에서 생기는 저항력

  - 나노주름은 그래핀의 전기적 특성에 결정적 영향을 끼치는 것으로 알려져 많은 연구가 이루어져 왔지만, 그 동안 정확한 생성원인이 밝혀진 바 없었다.

□  연구팀은 구리박막 위 일부분에만 그래핀을 합성하여 구리표면의 물결모양이 그래핀이 합성된 영역에서만 나타나는 현상이며, 구리호일의 결정방향, 품질 및 합성 조건이 달라져도 그래핀의 나노 주름이 형성되고 구리호일의 표면변화가 나타남을 확인하였다.

  - 또한 라만분광법을 통해, 합성하는 그래핀의 층수가 많아질수록 구리표면의 물결모양이 넓고 깊어지며, 그래핀과 구리표면의 냉각성질의 차이에 의해 발생한 스트레스가 그래핀과 구리표면에 반영되는 과정이 나노주름 형성에 결정적인 역할을 하는 것을 확인하였다.

  - 나노주름이 없는 경우 그래핀의 전기적 특성이 더 우수함을 원인과 함께 밝힘으로써, 앞으로 그래핀 나노주름을 최소화하여 전기특성을 극대화할 수 있는 단서를 제공한 것으로 평가된다.

□  기초지원()은 라만분광기를 활용해 그래핀의 층수와 그래핀 격자의 변형률에 대한 분석을 수행하였으며, 서울대측은 그래핀 합성 및 원자현미경을 활용해 그래핀 합성에 따른 구리호일의 표면 변형에 대한 분석을 수행했다.

□  이번 연구결과는 세계적인 나노분야 학술지인 나노레터(Nano Letters) 온라인판(공동주저자 문준희, 교신저자 이주한, 논문명 : Strain Relaxation of Graphene Layers by Cu Surface Roughening, IF=13.779)에 지난 3일 게재되었다.

□  기초지원() 문준희 박사는 그래핀 합성 시 구리표면의 변화에 대해 보고가 많았지만 명확한 원인은 규명되지 못 하였다. 본 연구를 통해, 그래핀이 구리표면에 가한 응력이 구리의 표면 변화를 일으켜 그래핀의 나노 주름을 형성한다는 새로운 발견이 그래핀 연구자들에게 도움이 될 것이다라고 밝혔다.

□  융기원 홍병희 교수는 구리 위에서 합성 된 그래핀의 나노주름은 그래핀의 전기적 특성을 상용화 수준으로 끌어올리는데 큰 장벽이었다이번 연구결과를 토대로 그래핀 나노주름의 형성을 제어할 수 있는 새로운 길이 열렸다고 밝혔다.

□  연구진은 이번 연구를 기반으로 그래핀 합성과정에서 나노주름을 제어하기 위한 후속연구를 이어나갈 계획이다.

문의처 : 기초지원() 환경·소재분석본부 나노표면연구팀
            문준희 선임연구원(042-865-3652)
           서울대학교 화학부/차세대융합기술원 그래핀연구센터 
           홍병희 교수(02-882-6569)

 

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