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라만분광법에 의한 탄소재료의 평가-최근의 측정기술과 나노탄소에 대한 응용

전문가 제언: ○ 탄소재료에는 카르빈, 그래파이트, 다이아몬드의 기본구조가 다양한 고차구조를 형성하고 있어 전기전도성, 열전도성, 기계적 강도 등에서 다양하고 흥미있는 기능을 보이고 있어 전자재료로부터 에너지, 구조재료, 우주 항공산업에 이르기까지 넓은 범위에서 응용되고 있으며, 최근에는 플러렌, 탄소나노튜브, 그라펜 시트 등 나노탄소에 대한 연구가 크게 확장되어 나노탄소가 보이는 특이 기능은 기초학문적인 흥미 뿐 아니라 차세대의 전자재료, 에너지 재료로 활용이 기대되며 이러한 상항에서 탄소재료를 어떻게 평가할 것인가는 매우 중요한 과제가 되었다.

○ 최근 탄소재료는 나노탄소, 다이아몬드상 비정질 탄소, 복합재료 등으로 다양화되고 또 미세화, 집적화, 박막화로 활용범위가 확대됨에 따라 미소부분에 대한 분석수단의 개발 필요성이 강조되고 있다.

○ 라만분광법은 탄소재료의 화학구조와 결합상태를 조사하는데 중요한 수단으로 기존 탄소재료인 그래파이트, 다이아몬드, 흑연층간화합물의 평가를 위해 오래 전부터 이용되어 왔으나 보조적인 분석수단으로 생각되어 왔다. 그러나 새로운 기능의 탄소재료의 재료의 등장에 따른 라만 측정기술의 급격한 진전으로 이제 라만 분광법은 이들 재료의 필수적인 평가수단의 하나가 되었으며 특히 국소구조, 결함, 결정성(흑연화도)의 변화에 민감하며 비파괴, 비접촉 측정이 용이하다는 특징을 갖고 있어 탄소재료의 물성, 기능에 관계되는 정보를 제공할 수 있는 유력한 다양한 탄소재료 분석수단으로 등장하고 있다.

○ 본고에서는 필자 그룹에서 진행해 온 탄소재료의 평가방법으로서의 라만 분과의 특징에 대해 소개하고 있다. 특히 파장 가변 레이저, 근접장 광학현미경을 이용한 최근의 측정기술이나 나노탄소의 응용 예를 중심으로 라만분광의 유용성에 대해 설명하고 있어 차세대 재료로 주목을 받고 있는 탄소재료 연구자에게 큰 도움을 줄 수 있는 보고서로 판단된다.

저자: Minoru Osada, Masato Kakihana
자료유형: 학술정보