http://www.dt.co.kr/contents.html?article_no=2013053102011676650005

http://news.inews24.com/php/news_view.php?g_serial=748792&g_menu=020400

http://news1.kr/articles/1155899

http://www.newsis.com/ar_detail/view.html?ar_id=NISX20130530_0012124636&cID=10201&pID=10200

“합성그래핀 강도, 단결정 그래핀과 비슷"

성대 이창구 교수팀 증명…연구논문‘사이언스’최근호 게재

“기존 이론 극복” 고성능 그래핀제품 상업화 기대

국내 연구진이 미국 연구진과 함께 ‘증기화학 증착법’에 의해 합성된 다결정(多結晶) 그래핀이 단결정(單結晶)의 순수 그래핀과 거의 비슷한 수준의 강도를 갖고 있다는 것을 증명함으로써 향후 고성능 그래핀 관련제품의 상업화에 크게 기여할 것으로 예상되고 있다. 이 연구논문은 국제저널 ‘사이언스’ 5월 31일자에 게재된다.

성균관대 그래핀센터 소속 이관형 박사(제1저자.사진 오른쪽)는 기계공학부/성균나노과학기술원 소속 이창구 교수(공동저자.사진 왼쪽) 그리고 콜럼비아대학 기계공학과 교수 겸 성균나노과학기술원 석좌교수인 제임스 혼 교수(교신저자)와 공동연구에서 합성된 그래핀을 깨끗한 상태로 구멍이 패턴 된 기판에 전사(轉寫)하여 원자현미경을 이용하여 합성된 결정내부와 경계면의 기계적 강도를 측정한 결과, 결정내부는 순수한 단결정 그래핀과 차이가 없고 경계면에서는 약 90%의 강도를 갖고 있는 것을 밝혀냈다.

그림 설명: 파괴가 일어난 그래핀의 터널링전자현미경 사진들. 기존의 재료파괴이론에 의하면 결정의 경계면에서 크랙이 생성되는 것이 일반적이지만, 합성그래핀에서는 반드시 경계면에서만 생성되지 않음을 보이고 있으며 이는 결정 경계면의 강한 결합력을 증명함(점선들은 결정경계면을 표시).

이 연구논문의 공동저자인 이창구교수는 “선행연구에서 2008년에 단결정 그래핀이 지구상에서 측정된 물질 중에서 가장 강하다는 것을 증명했으나, 고품질의 그래핀을 합성할 수 있는 증기화학 증착법에 의해 만들어진 다결정 그래핀은 결정들간 경계면의 결함으로 인하여 그 강도가 훨씬 낮을 것으로 여겨져 왔다”고 밝혔다.

그동안 물질의 기계적 강도는 결정의 경계면이나 결점으로 인하여 순수 단결정물질에 비해 기껏해야 10∼20% 밖에 되지 않는다는 것이 정설로 받아들여졌는데, 이번 연구에서 그래핀이 합성되어 다결정 구조가 형성되더라도 기계적 강도가 거의 줄어들지 않고, 순수한 그래핀에 필적하는 강한 결합을 형성하고 있다는 것이 증명됨으로써 그동안의 이론과 통념이 깨져 학계의 주목을 받을 것으로 예상된다. 또한 그래핀을 깨끗하게 전사할 수 있는 실마리를 제공할 뿐만 아니라 제대로 전사된 그래핀은 단결정의 순수 그래핀과 같은 성능을 확보할 수 있음을 보여 고성능 그래핀 관련제품의 상업화에 큰 기여를 할 것으로 예상된다.

그래핀은 원자 한층 두께로 세상에서 가장 얇고, 가장 강하며 또한 전기전도성이 가장 뛰어나 꿈의 소재로 알려져 있으며, 전기/전자소자, 에너지 소자, 고강도 복합재, 코팅재, 센서 등 광범위한 응용분야에 사용될 것으로 예상되고 있다. 그래핀 중에서도 가장 상업화 가능성이 높은 다결정 그래핀은 그동안 전사과정중 발생하는 균열등에 의하여 실제보다 낮은 성능을 보여 상업화에 걸림돌이 되어 왔다.

이 연구는 삼성종합기술원-성균관대학교 그래핀센터, 한국연구재단의 일반연구자 우수신진사업, 글로벌 프론티어 소프트일렉트로닉스연구단의 지원으로 수행됐다.