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그래핀

이달의 과학기술자상 7월 수상자 KAIST 정희태 석좌교수 KAIST 정희태 석좌교수가 교육과학기술부 주관 '이달의 과학기술자상' 7월 수상자로 선정됐습니다. 정 교수는 그래핀 결정면을 간편하면서도 더 넓게 관찰할 수 있는 새로운 기술을 개발해 양질의 그래핀 제조를 가능하게 한 공로를 인정받았습니다. 정 교수는 나노재료를 이용한 광전자소자 응용분야의 세계적인 석학으로, 그래핀과 나노패턴을 이용한 차세대 액정 디스플레이 등의 개발 연구를 지난 10여 년 간 수행하면서 최근 그래핀 단결정의 크기와 모양을 대면적에 걸쳐 쉽고 빠르게 시각화할 수 있는 기법을 개발했습니다. 정 교수의 연구는 그래핀을 이용한 투명전극, 플렉시블 디스플레이, 태양전지와 같은 전자소자 응용연구에 새로운 방향을 제시했다는 평가를 받고 있습니다. 이 성과는 2012년 1월 세계 최고 권위의 과학.. 더보기
꿈의 신소재 그래핀, 기계적 특성 규명 그래핀은 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하면서도 구부려도 전기전도성이 유지돼 실리콘 반도체를 대체할 차세대 전자소자는 물론 휘어지는 디스플레이, 입는 컴퓨터 등 다양한 분야에 활용될 수 있어 '꿈의 신소재'로 불립니다. 또 강철보다 200배 이상 강한 물성을 갖고 있어 기계 분야에도 응용가능성이 매우 높습니다. 그러나 마찰력과 접착력 등과 같은 기계적 성질이 미해결 과제로 남아있습니다. ■ KAIST EEWS대학원 박정영 교수가 나노과학기술대학원 김용현 교수와 공동으로 하나의 원자층으로 이루어진 그래핀을 불소화해 마찰력과 접착력을 제어하는 데 성공했습니다. 원자단위에서 그래핀에 대한 마찰력의 원리를 규명하고 제어하는 데 성공한 것은 이번이 세계 최초입니다. 이번 연구결과는 앞으로 나노 크기의 로봇 .. 더보기
그래핀을 역학적으로 제어하는 법 그래핀은 탄소 원자들이 벌집처럼 육각형으로 연결된 얇은 막 구조로, 두께는 0.35㎚ 정도로 매우 얇지만 강도와 전기전도성이 매우 뛰어납니다. 최근 터치스크린, 트랜지스터, 광검출기, 화학 생물 검출기, 열전기 장치 등 그래핀의 우수한 물리적 특성을 활용한 다양한 응용연구가 진행되고 있습니다. 또 완벽한 2차원 구조를 구현할 수 있는 그래핀을 이용해 2차원 공간에서 발생하는 새롭고 다양한 물리적 현상을 규명하는 연구도 진행 중입니다. KRISS(한국표준과학연구원)를 비롯해 미국 표준기관(NIST), 독일 표준기관(PTB) 등 각국의 표준기관에서는 그래핀의 2차원 구조로 인해 발생하는 양자홀 효과를 활용해 양자저항 표준개발을 목표로 연구를 수행하고 있습니다. ■ KRISS 나노양자연구단 정수용 박사가 포함.. 더보기
냉동인간 깨우는 근본 기술, 액체를 원자단위까지 분석 현재 미국에는 미래 과학기술이 자신을 살릴 것이라 믿으며 냉동상태로 보관되고 있는 사람(시신)이 100명이 넘는다고 합니다. 냉동인간은 시신의 체내에서 피를 모두 빼고 대신 동결보호제를 주입한 뒤 액체질소를 채운 영하 196℃의 금속용기 안에 보관하는 것입니다. 현재까지는 이 같은 방식으로 보존만 할 뿐 다시 소생시킬 수 있는 기술은 없습니다. 냉동인간의 해동과정에서 얼음이 재결정화면서 세포의 파괴가 진행되는데 현재 기술로는 이를 해결할 방법이 없습니다. 그러나 이 때 진행되는 현상을 분석해 결빙현상을 막아주는 해동기술에 적용하면 한가닥 가능성이 생기는 셈인데, 이를 연구하려면 액체 상태에서 원자분석이 가능해야 합니다. 여기에 이용되는 것이 투과전자현미경인데, 아직까지 액체를 원자단위로 연구할 방법은 없.. 더보기
꿈의 신소재 그래핀 대량 생산의 길 미래 꿈의 신소재로 각광받고 있는 그래핀은 지난 2004년 가임과 노보셀로프 교수 연구팀은 스카치테이프를 이용해 연필심(흑연)으로부터 마이크로미터 크기의 그래핀을 분리해내면서 주목받았습니다. 그래핀은 탁월한 물리적, 전기적 특성을 갖고 있어 현재 사용되는 고가의 물질들을 대체할 수 있는 '꿈의 신소재'로 부각됐습니다. 그러나 기계적인 방법으로 얻을 수 있는 그래핀의 양이 매우 적어 실제로 활용하기에는 한계가 있었습니다. 현재 그래핀 생산은 강산성이나 강한 부식성 산화제 등 독성물질을 이용해 복잡한 과정을 거쳐 생산하고 있습니다. 그래핀을 대량 생산하기 위해 가장 많이 사용되고 있는 방법은 흑연을 강산과 산화제로 처리하해 산화흑연을 만든 후, 초음파분쇄 과정을 거쳐 산화 그래핀을 얻고, 이를 다시 환원시켜.. 더보기
대면적 그래핀, 저렴한 대량생산 길 열었다 촉매금속 위에서 합성된 대면적 그래핀은 디스플레이, 태양전지 등에 다각적으로 활용될 수 있어, 이에 대한 연구가 전 세계적으로 활발히 진행되고 있습니다. 그러나 이 대면적 그래핀을 실제 전자기기에 응용하기 위해서는 단원자 층인 그래핀을 촉매금속으로부터 손상 없이 떼 내는 것이 무엇보다도 중요합니다. 지금까지는 화학약품을 이용해 금속을 녹여 제거함으로써 그래핀을 촉매금속으로부터 분리했습니다. 그러나 이 방법은 금속을 재활용할 수 없을 뿐만 아니라 생산단가도 높아 경쟁력이 없고, 특히 금속을 녹이는 과정에서 많은 양의 폐기물이 발생하여 환경문제를 일으킬 수 있습니다. 또 공정 단계도 매우 복잡해 그래핀의 양산화에 큰 장벽으로 작용했습니다. □ KAIST 김택수, 조병진 교수팀은 금속위에서 합성된 그래핀의 접.. 더보기
투명 디스플레이 개발에 필수, 그래핀 유연투명전극 보호용 폴리머 박막 개발 그래핀은 탄소원자가 2차원 평면상에서 벌집모양의 공유결합구조를 이루는 탄소나노소재로 높은 전기전도성과 유연한 성질 등을 갖고 있어 꿈의 소재로 각광받고 있습니다. 그래핀은 탄소원자 6개가 만든 6각형 모양이 종이처럼 넓게 이어진 구조로, 두께가 0.34㎚로 매우 얇고 투명하며 강도와 열전도성, 탄성 등이 뛰어나 물리적, 화학적 안전성이 매우 높은 특징이 있습니다. 유연 투명 디스플레이나 터치패널, 유연 태양전지 등 차세대 IT 제품에는 전기전자 소자의 보호필름 역할을 하는 유연한 소재의 투명전극이 필수적이지만 기존 그래핀 유연투명전극은 고온 다습하거나 가벼운 마찰에 의해 쉽게 파괴돼 상용화에 어려움을 겪어왔습니다. □ 한국기계연구원 이학주 박사팀은 성균관대 안종현 교수팀과 함께 그래핀 전극의 전기전도도를.. 더보기
실리콘의 한계를 넘어설 미래 메모리는 DNA 반도체 회로의 초미세 제품개발 경쟁이 갈수록 치열해지고 있습니다. 그러나 현존 최첨단 반도체 기술로도 10㎚(나노미터) 이하의 반도체 제작은 불가능한데요. 기존 실리콘을 대체할 신물질을 이용한 차세대 반도체는 국가경쟁력 강화를 위해 반드시 풀어내야 할 숙제입니다. 특히 최근 광식각 패턴기술이 적용되던 반도체 회로의 크기가 물리적 한계에 도달하면서 이런 요구는 더욱 높아지고 있습니다. 이에 따라 생체소재를 이용해 초미세 회로을 제작하는 연구가 전 세계적으로 진행되고 있습니다. 이 중 DNA는 2㎚(나노미터)까지 정교한 미세패턴이 구현 가능해 차세대 신소재로 각광받고 있습니다. 2나노급 반도체가 개발되면 우표 크기의 메모리 반도체에 고화질 영화 1만 편을 저장하는 등 현재 상용중인 20나노급 반도체보다 약 .. 더보기