산소ㆍ탄소 비율 조정 가능한 산화 그래핀 개발

권순용 교수팀, 구리 산소 농도 열처리 방법 이용

주재환 연구원(왼쪽부터), 권순용 교수, 곽진성 연구원

아주경제 이한선 기자 = 국내연구진이 산소와 탄소 비율 조정이 가능한 산화 그래핀을 개발했다.

울산과학기술대학교(UNIST)는 권순용(38) 신소재공학부 교수가 주도하고 공동 제1저자인 주재환(31), 곽진성(37) 연구원 등이 참여한 연구팀이 물리적 방법으로 산소와 탄소 비율 조절이 쉽게 가능한 산화 그래핀을 개발했다고 5일 밝혔다.

기존의 화학적 방법으로 형성된 산화 그래핀은 여러 개의 조각이 모인 형태로 산소와 탄소 비율 조절이 쉽지 않아 물리적 특성 조절이 어려웠고 미세소자 분야 등 다양한 적용이 어려웠으나 이번 개발을 통해 이를 개선했다.

연구진은 물리적인 방법으로 산화 그래핀을 형성해 그래핀 내의 산소와 탄소의 비율 조절을 가능하게 하고 산화 그래핀의 광학적, 물리적 특성을 조절했다.

화학적인 방법으로 만들어진 산화 그래핀은 작은 산화 그래핀 조각들로 포개어 이뤄져 있어 조각들이 겹쳐진 부분에서 접촉저항이 발생해 산화 그래핀 단일 층의 전기적 물성을 저하시킨다.

하나의 판 형태가 아닌 여러 개의 조각이 모인 형태로 물리적 특성 조절 또한 어려워 미세소자 분야에 적용하기 어렵다.

권 교수 연구팀은 구리 내의 산소 농도를 열처리를 통해 미리 조절하고 구리 내부의 결정입자 간의 틈을 통해 탄소 원자를 확산시켜 산소와 탄소 원자가 자발적으로 결합해 저온의 구리 표면 상에는 단일 판 형태의 산화 그래핀이 형성되도록 했다.

권 교수는 “이번에 개발한 산화 그래핀은 광학적, 물리적 특성의 조절이 가능해 광 반도체와 반도체 소자에 적용이 가능하다”라며 “필요에 따라서 산화 그래핀을 미세소자 분야 등 다양한 용도로 사용할 수 있는 발판을 마련했다”고 밝혔다.

이번 연구에는 김성엽, 김지현, 박기복, 이종훈 UNIST 연구원이 참여했고 김영운 서울대 교수팀이 공동 수행했다.

연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업, 바이오의료기술개발사업 및 UNIST 미래도전과제 등의 지원으로 수행됐다.

이번 연구결과는 네이처 자매지인 네이처 커뮤니케이션즈 지난달 28일자에 게재됐다.