울산 UNIST, 열 전도율 높은 다이아 개발

로드니 루오프 특훈교수 성과

UNIST(총장 이용훈)는 로드니 루오프 자연과학부 특훈교수(사진)가 그래핀을 이용해 초박막 다이아몬드를 만들었다고 10일 발표했다.

그래핀과 다이아몬드는 탄소 원자로만 이뤄져 있지만 원자의 결합 형태가 다르다. 그래핀은 흑연의 한 층에서 떼어낸 2차원 물질로 전기·화학적 특성이 우수하다. 다이아몬드는 중심부 탄소 원자가 주변 4개의 탄소 원자와 결합해 만든 정사면체가 끊임없이 반복되는 형태의 3차원 물질이다. 이 같은 결합 차이로 다이아몬드는 열 전도성은 뛰어나지만 전기는 통하지 않고 쉽게 휘어지지 않는다.

그래핀을 이용해 전기는 차단하면서도 열은 잘 전달할 수 있는 유연한 ‘2차원 다이아몬드’(다이아메인)를 합성하려는 연구가 진행되고 있으나 높은 압력과 온도가 필요해 상용화가 힘들었다. 연구팀은 화학 기상 증착법을 이용해 구리·니켈·합금 기판 위에 그래핀 2개 층을 만든 뒤 불소 기체를 주입해 다이아메인을 합성하는 데 성공했다. 두께는 0.5㎚(1㎚는 10억분의 1ｍ)로 세계에서 가장 얇은 수준이다. 루오프 교수는 “전기·기계적 특성까지 조절할 수 있는 대면적 다이아몬드 필름을 합성하는 연구에 나서겠다”고 말했다.

울산=하인식 기자 hais@hankyung.com