꿈의 물질 그래핀, 나노칩 활용 길 열었다

美라이스대학연구진들이 그래핀에 수소원자를 붙여 그래핀의 표면을 바꾸는 방법을 개발했다.

이번 성과는 단순히 '그래핀(Graphene)'으로도 불리는 이 '수소화합물 그래핀 물질'을 만드는데 성공한 것으로서 이 물질을 제어해 전자기기나 광기기에 반도체로 사용할 수 있는 길을 열어 놓았다는 의미를 지닌다.

연구진은 또 필요에 따라 그래핀을 구부릴 수 있는 등 규칙격자(Super Lattice)를 이용해 나노급 전자회로를 만드는데 있어서 진일보한 성과를 거두었다는 평가를 받고 있다.

29일 네이처 커뮤니케이션 발표 논문에 따르면 라이스대 연구진들은 그래핀을 하이브리드 규칙격자로 번환시키는 데 성공, 전자 및 광기기용으로 적당한 반도체 대용 물질로 만들 수 있는 물꼬를 텄다.

규칙격자란 합금의 종류에 따라서 특정 온도 이상에서는 불규칙한 배열을 보이다가도 특정온도 이하에서는 각 성분이 규칙적으로 배열되는 격자를 말한다.

그래핀은 알갱이 하나가 원자 두께에 불과한 탄소원자가 벌집모양의 구조 속에서 서로 교차하는 구조로 돼 있다. 이를 이용하면 더 빠르고 더 작은 전자제품을 만들 수 있게 되는 등 다양한 용도에 사용될 수 있을 것으로 기대돼 놀라운 꿈의 물질(Wonder Material)로 불린다. 그래핀은 뛰어난 전기전도성을 가지고 있지만 반(반)금속성이기 때문에 과학자들은 이를 반도체로서 사용할 수 있도록 하기 위해 여전히 전자의 흐름을 중단시키는 방법을 찾고 있다.

과학자들은 시간이 지나면 그래핀격자의 화학물질을 정밀하게 조작할 수 있게 될 것으로 기대하고 있는데 이를 통해 특별한 목적의 나노급 회로를 물질의 표면에 설계할 수 있게 될 전망이다. 선정종 프로젝트 책임자는 발표문에서 “우리는 물질의 위치,결합형태, 기능그룹, 그리고 밀도를 제어함으로써 물질에 기능적 변화를 가져올 것으로 기대하고 있다”고 말했다. 그는 “앞으로 수년 내에 우리는 한 부분에서는 하나의 기능을 갖고 다른 부분에서는 다른 기능을 갖는 디바이스를 갖게 될 것”이라고 덧붙였다.

라이스대학 연구진은 또 그래핀에 부착된 분자구조 제어를 통해 화학적 센서를 만드는데도 응용될 수 있다고 밝히고 있다. 특히 패턴화한 이 물질은 특별한 유기분자를 인식하기 위한 그래핀 기반의 기기를 만들어 낼 수도 있다는 것이다.