'그래핀 양자점' 물리적 제조의 메커니즘 최초 규명

물리적 방식의 그래핀 양자점 제조 메커니즘 세계 최초 규명

꿈의 나노물질 그래핀 양자점, 새로운 과학적 근거 마련하다

[아시아경제 황준호 기자] 열·전기 전도도와 투명도가 뛰어나 차세대 소재산업을 이끌 '꿈의 물질'로 불리는 그래핀을 나노미터 크기로 줄이면 전류를 흘려주거나 빛을 쪼일 때 발광하는 반도체 특성을 지니게 된다.

이를 그래핀 양자점이라고 하는데 김강민 한국생산기술연구원 기능성소재부품연구그룹 소속 박사의 연구팀이 펄스 레이저를 이용한 물리적 방식으로 탄소나노튜브에서 그래핀 양자점을 제작할 수 있는 원리를 세계 최초로 규명했다.

생기연은 나노소재 분야 국제 학술지인 스몰에 김 박사의 관련 논문이 표지 논문으로 실렸다고 5일 밝혔다.

연구팀은 펄스 레이저 조건 이상에서는 최종적으로 비정질 탄소 구조체가 생성된다는 것을 밝혔다. 이를 활용하면 펄스 레이저 기반의 탄소 나노 재료 제작공정을 더욱 정밀하게 설계할 수 있다. 표면형상 제어, 다양한 이종소재와의 결합 등도 가능해진다.

김강민 박사는 "이번 성과는 향후 저비용 고효율 수소촉매, 에너지 하베스팅(Energy harvesting), 초정밀 바이오 센서 등의 신산업 분야에 파급효과를 미칠 것으로 기대된다"라고 밝혔다.

연구팀은 이번 연구를 위해 분자동역학 컴퓨터 시뮬레이션을 활용했다. 펄스 레이저 에너지가 상승함에 따라 탄소나노튜브가 순차적으로 분해돼 나노미터 크기의 그래핀 양자점으로 제작되는 전주기적 과정을 면밀하게 관측했다.

김 박사는 "현재 관련 특허를 출원한 상태이며, 재료 특성을 계속 향상시켜 상용화 기술로 발전시킬 계획"이라고 말했다.

생기원 기능성소재부품연구그룹 김강민 박사, 강석현 연구원, 정경환 박사

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr