사람에게는 독이 되는 스트레스가 반도체 신소재 그래핀에는 합성을 도와주는 '약'으로 작용한다는 연구 결과가 나왔다.

10일 기초과학연구원(IBS) 다차원 탄소재료연구단 로드니 루오프 단장 연구팀은 스트레스가 그래핀 기능기 추가 반응을 촉진한다는 연구 결과를 발표했다.

그래핀은 흑연의 한 층에서 떼어낸 2차원 탄소나노물질로, 전기적·화학적 특성이 우수해 반도체 분야 '꿈의 신소재'로 불린다.

▲ 구리 기판의 결정 구조에 따른 반응성 분석. 맨 위 '구리 111 기판' 위에서 그래핀의 기능기 추가 반응이 가장 활발하게 일어나는 모습

그래핀에 각종 기능기를 추가하면 물성을 바꿔 다재다능한 소재로 만들 수 있다.

연구팀은 그래핀 합성에 주로 사용되는 구리 기판의 '결정 구조'(원자 배열 형태)가 기능기를 추가하는 반응에 영향을 준다는 사실을 밝혀냈다.

결정 구조가 서로 다른 '구리 001', '구리 110', '구리 111'을 기판으로 사용해 그래핀의 기능기 추가 반응을 관찰한 결과 구리 111 기판 위에서 반응이 가장 빠르고 균일하게 일어나는 것이 확인됐다.

구리 111 기판에서 성장한 그래핀이 가장 스트레스를 많이 받기 때문이라고 연구팀은 설명했다.

합성 과정에서 그래핀이 스트레스를 받으면 압축 변형이 더 잘 일어나는데, 변형률이 높을수록 반응에 필요한 에너지는 줄어들기 때문에 오히려 쉽게 기능기를 붙일 수 있다.

루오프 단장은 "이 같은 원리를 이용해 더 쉽게 그래핀의 성질을 조절, 다양한 기능을 갖춘 그래핀을 제조할 수 있다"고 말했다.

이번 연구 결과는 재료화학 분야 국제 학술지 '케미스트리 오브 머티어리얼스'(Chemistry of Materials) 지난달 17일 자 온라인판에 실렸다.

윤승훈 기자  press@jeonpa.co.kr

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