(인+지) 우주에서 가장 얇은 물질 측정해냈다

<사진은 정과부 화상>

실리콘 대체 후보로 주목받고 있는 차세대 소재 ‘그라핀(graphen)’의 두께를 측정하는 방법을 개발했다. 그라핀은 흑연(graphite)을 원료로 지난 2004년에 처음 만들어진 투명한 물질로 탄소원자들이 6각형 판상구조를 이뤄 두께가 원자 한 개 수준에 불과해 우주에서 가장얇은 물질이다.

포항 포항가속기연구소의 김봉수 박사팀과 KAIST 화학과 김세훈 교수팀은 여러 층으로 된 그라핀을 포항방사광가속기로 촬영해 그라핀 층의 두께에 따른 탄소결합에너지 차이를 분석, 그라핀 두께를 측정하는 데 성공했다고 1일 밝혔다.

이 연구결과는 재료과학 전문학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)’ 온라인판에 지난 8월 공개됐으며 2일자에 게재된다.

그라핀은 탄소나노튜브와 기본적인 구조가 같아 물리적 특성이 뛰어날 뿐 아니라 그라핀에 분자나 금속을 첨가하면 전기적 특성을 변화시킬 수 있어 실리콘을 대체할 수 있는 차세대 후보물질로 주목받고 있다.

연구진은 이 연구에서 포항방사광가속기의 광전자 분광 현미경(SPEM)으로 단층과 세 층, 다층구조 그라핀의 화학적 영상을 촬영하고 각 구조의 층간 탄소결합에너지 차이를 측정, 결합에너지 차이를 이용해 그라핀의 두께를 측정하는 방법을 제시했다.

이 연구의 주저자인 포항가속기연구소 김기정 박사는 “그라핀의 전기적 특성은두께에 따라 크게 달라지기 때문에 그라핀 두께를 정확히 측정하는 것은 매우 중요하다”며 “이 연구결과는 향후 그라핀을 활용한 디스플레이소자나 각종 반도체 소자,가스 센서, 수소저장장치 등 연구분야에 광범위하게 적용될 것”이라고 말했다./[e-mail]이재원기자