세계 최초로 무결점 그래핀 제작에 성공

기초과학연구원(IBS) 다차원 탄소재료 연구단 로드니 루오프 단장 연구팀이 접힘과 적층이 없 는 완벽한 단결정 그래핀을 대면적으로 제작하는 데 세계 최초로 성공했다.

이번에 개발한 그래핀을 활용하면 소재의 위치나 방향과 무관하게 항상 같은 효율을 내는 고성능 집적 회로를 만드는 것이 가능하게 될 것으로 보인다.

그래핀은 여러 가지 장점으로 탁월한 재료로 주목받아왔지만, 여러 층의 그래핀이 겹쳐진 ‘적층 구역이나 주름진 힘 부분이 존재했고, 이런 적층이나 접힘은 그래핀의 기계적·전기적 물 성을 떨어뜨리는 요인이었다.

연구진은 그래핀의 성장 후 냉각 과정에서 접힘이 발생한다는 점에 착안해 접힘이 일어나는 온도를 조사했고, 그 결과 ‘무결점 그래핀’ 제작에 성공했다. 보통 그래핀은 섭씨 1046.85°C도 이상의 고온에서 합성된 후 실온까지 냉각하는 데, 756.85°C 이상의 온도에서 접힘이 형성됨을 발견했다.

연구팀은 접힘이 발생하지 않도록 756.85°C 이하의 저온에서 그래핀을 성장시켰고, 냉각 과정을 거쳐도 접힘과 적층이 없는 완벽한 ‘무결점 그래핀’을 합성할 수 있었다.

연구 성과는 국제 학술지 《네이처)에 실렸다.

출처: 뉴턴 2021.10