스트레스가 다재다능한 그래핀 만든다
스트레스가 다재다능한 그래핀 만든다
  • 하주화
  • 승인 2019.11.07 23:00
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UNIST 로드니 루오프 교수팀 발견
구리 결정구조 변화시 반응 촉진
소재화학 분야 국제학술지 게재

울산과학기술원(UNIST) 연구진이 그래핀(Graphene·탄소 원자가 육각형으로 결합한 구조의 신소재) 표면의 결정구조를 달리하면 반응이 촉진된다는 사실을 발견했다. 이는 다양한 성질의 그래핀을 만들 수 있는 계기가 될 것으로 기대된다.

로드니 루오프(IBS 다차원탄소재료 연구단 단장) 자연과학부 교수팀은 기능기(화학적 특성이 공통된 무리의 유기화합물에서 각 특성의 원인이 되는 공통된 원자단 결합형식)가 달린 그래핀을 합성할 때 '그래핀이 합성되는 구리 기판의 표면 결정방향이 반응 속도와 균일도에 영향을 준다'는 사실을 확인했다고 7일 밝혔다.

기능기는 물질이 다양한 특성을 띠게 하는 원자단 결합형식을 뜻한다. 차세대 소재인 그래핀에 외력을 가하면 이런 기능기를 더할 수 있다는 설명이다.

연구팀은 그래핀 합성에 쓰이는 구리 기판 표면 결정구조가 기능화 반응에 영향을 준다는 사실을 밝혀냈다. 다른 강도로 스트레스를 받은 세 종류 구리 기판에 그래핀 기능화 반응을 진행시킨 결과, 스트레스를 가장 많이 받은 구리 표면에서 기능화 반응이 빨리 진행되는 것을 확인했다.

그래핀이 합성과정에서 스트레스를 받으면 압축변형이 보다 잘 일어나고, 반응에 필요한 추가 에너지가 적어진다는 설명이다.

연구팀은 열을 가해 기능기를 제거했을 때 그래핀 압축변형률이 원래대로 돌아오는 현상도 추가로 확인했다.

루오프 교수는 "단결정 그래핀에서 압축변형이 그래핀 표면의 반응성에 영향을 준다는 점을 규명한 연구"라면서 "CVD로 성장한 그래핀은 태생적으로 스트레스로 인한 압축변형을 내포하므로, 이번에 발견한 원리를 이용하면 기존보다 쉽게 그래핀 성질을 조절할 수 있을 것"이라고 밝혔다.

이번 연구는 재료화학 분야 국제 학술지인 '케미스트리 오브 머티리얼스'(Chemistry of Materials) 10월 17일 온라인판에 공개됐다.  하주화기자 usjh@