그래핀이 합성된 구리막의 표면 이미지.© News1

국내 연구진이 그래핀 상용화에 걸림돌이던 나노주름의 생성원인을 밝혀 고품질 그래핀 제작이 가시화될 전망이다.한국기초과학지원연구원은 나노표면연구팀 문준희·이주한 박사 연구팀이 서울대 그래핀융합기술연구센터 홍병희 교수팀과의 공동연구를 통해 촉매로 활용되는 구리박막 위에서 그래핀을 합성할 때 나타나는 나노주름의 생성원인을  규명했다고 11일 밝혔다.

나노주름은 그래핀의 전기적 특성에 결정적 영향을 끼치는 것으로 알려져 많은 연구가 진행돼 왔지만 현재까지 정확한 생성원인이 밝혀지지 않았다.

연구팀은 냉각 중 수축하는 구리와 그래핀 사이에 스트레스(응력)가 발생하게 되고 그 영향으로 구리 표면이 물결모양으로 변화하며 그래핀에 나노주름이 형성되는 것을 발견했다.

또 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 확인했다.라만 분광기는 시료의 분자구조 내에 있는 원자-원자간 결합의 진동수나 진동 모드들이 합쳐져 있는 포논(phonon) 의 진동수를 측정할 수 있다.

연구팀은 이번 연구 성과는 나노주름이 없는 경우 그래핀의 전기적 특성이 더 우수하다는 것을 밝힌 것으로 향후 그래핀 나노주름을 최소화해 전기특성을 극대화할 수 있는 단서를 제공한 것이라고 평가했다.

문 박사는 “그래핀 합성 시 구리표면의 변화에 대해 보고가 많았지만 명확한 원인은 규명되지 않았다"며 "그래핀이 구리표면에 가한 응력이 구리의 표면 변화를 일으켜 그래핀의 나노 주름을 형성한다는 새로운 발견이 그래핀 연구자들에게 도움이 될 것”이라고 말했다.

이번 연구 결과는 세계적인 나노분야 학술지인 나노레터(Nano Letters) 지’ 지난 3일자 온라인판에 게재됐다.


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