그래핀 상용화 걸림돌 ‘나노주름’ 원인 밝혔다

▲ 구리호일 사진.(자료제공=한국기초과학지원연구원)

기초지원연과 융기원 공동연구단

국내연구진이 그래핀 상용화의 걸림돌로 지목됐던 그래핀 나노주름의 생성원인을 규명했다.

앞으로 나노주름 제어를 통한 고품질 그래핀 제작이 가시화 될 전망이다.

한국기초과학지원연구원(KBSI)는 나노표면연구팀 문준희·이주한 박사 연구팀과 서울대 화학부및차세대융합기술원 홍병희 교수팀이 공동연구를 통해 촉매로 활용되는 구리박막 위에서 그래핀을 합성할 때 생기는 나노주름의 생성원인을 밝히는데 성공했다고 11일 밝혔다.

그래핀은 고온(1000℃)에서 합성된다.

연구팀은 그래핀이 냉각 과정에서 팽창하는 성질이 있어 수축하는 구리와 그래핀 사이에 응력(Stress)가 발생해 구리 표면이 물결모양으로 변하고, 그래핀에 나노주름이 생기게 된다는 것을 확인했다.

나노주름은 그래핀의 전기적 특성에 결정적 영향을 끼치는 것으로 알려져 많은 연구가 이뤄졌지만, 그 동안 정확한 생성원인은 밝혀지지 않았다.

연구팀은 구리박막 위 일부에만 그래핀을 합성해 구리표면의 물결모양이 그래핀이 합성된 영역에서만 나타나는 현상이고 구리호일의 결정방향ㆍ품질ㆍ합성조건이 달라져도 그래핀의 나노 주름은 계속 생겨나는 것을 확인했다.

이밖에도 라만분광법을 통해 합성하는 그래핀의 층수가 많아지면 구리표면의 물결모양이 넓고 깊어지며, 그래핀과 구리표면의 냉각성질의 차이가 나노주름 형성에 결정적인 역할을 하는 것을 확인했다.

이번 연구결과는 지난 3일 ‘나노레터(Nano Letters) ’ 온라인판에 게재됐다.

문준희 박사는 “그래핀 합성 시 구리표면의 변화에 대해 보고가 많았지만 명확한 원인은 규명되지 못했다”며 “이번 연구를 통해 그래핀 나노주름의 형성을 제어할 수 있는 새로운 길이 열렸다”고 전했다. 최소망 기자 somangchoi@