그래핀 조각 일반 광학현미경으로 관찰하는 방법 개발

국내 연구진이 일반 광학현미경으로 꿈의 소재로 불리는 그래핀의 경계면을 관찰할 수 있는 방법을 개발했다. 앞으로 고가의 장비가 없는 일반 연구자들도 그래핀 조각을 모아 대면적 소재를 만드는 연구에 나설 수 있는 길을 열었다는 평가다.

교육과학기술부는 이형희 성균관대 에너지과학과 교수 연구팀이 이같은 성과를 거뒀다고 3일 발표했다.

이번 연구성과는 세계 최고 과학전문지인 ‘네이처(Nature)’ 10월호에 실렸다.

흑연의 표면층을 한 겹만 떼어낸 그래핀은 탄소원자들이 육각형 벌집구조로 이뤄진 물질이다. 전도성과 전하이동도가 높아 △터치스크린 △투명전도전극 △고속전자소자 등 다양한 분야에 응용될 것으로 기대를 받고 있다. 이런 응용소자를 만들려면 그래핀 조각을 모아 대면적으로 만들어야 하는데 각 조각의 경계면을 관찰하는게 쉽지 않아 어려움을 겪어왔다.

연구팀은 구리기판 위에 그래핀 조각을 배치한 후 산화시키는 방법을 이용해 해상도가 1 마이크로미터인 일반 광학현미경으로 관련 경계면을 관찰하는데 성공했다. 자외선에 노출시켜 활성화된 산소와 수분 등으로 그래핀 조각을 산화시키면 바로 아래에 있는 구리기판까지 산화시킬 수 있는 원리를 이용했다. 관련 산화현상은 오직 조각들의 경계면 주변에만 형성되기 때문에 그래핀의 조각의 분포를 관측할 수 있게 된다. 기존 고가(수십억원)의 투과전자현미경을 사용하지 않아도 천만원대의 일반 광학현미경으로 그래핀을 관측할 수 있다는 것을 증명한 것.

이영희 교수는 “고가의 장비가 없는 일반 연구자들도 손쉽게 그래핀 특성 개선 연구를 할 수 있는 길을 열었다는데 의미가 있다”며 “산업체 생산라인에서도 그래핀을 대량 합성할 때 광학현미경으로 손쉽게 모니터링할 수 있어 비용을 크게 낮출 수 있을 것”이라고 설명했다.

김태훈 기자 taehun@hankyung.com