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그래핀과 탄소 나노리본: 형태, 성질, 제조법, 결함 및 응용

전문가 제언: ○ 그래핀은 탄소 원자가 각 모서리를 차지하고 있는 6각형 벌집 모양의 기본 단위를 무수히 연결하여 평면 상태로 펼쳐놓은 2차원의 결정체이고, 나노리본은 그래핀을 리본 형태로 만든 것이다. 양자역학적 특성을 가진 그래핀의 전자는 유효질량이 0이기 때문에 이동 중 산란현상이 없으므로 규소의 경우보다 월등한 전기전도도를 보인다.

○ 그래핀 표면은 화학적으로 안정하지만 나노리본의 경우에는 가장자리 부분의 탄소 배열에 따라 화학적 성질과 전자상태 등이 크게 달라지므로 그것을 이용하여 여러 가지 다양한 응용분야를 개발할 수 있다.

○ 그래핀이나 나노리본의 연구가 활성화되기 시작한 것은 2004년 이후이기 때문에 국내에서도 국제적 수준의 많은 연구가 이루어지고 있다. 최근 성균관대학교와 삼성전자는 CVD법에 의한 고품질 대면적 그래핀 합성 및 패터닝 기술을 개발하였다. 또 KH케미컬은 단일벽 탄소나노튜브를 kg 단위로 생산하는데 성공하였다.

○ 그래핀을 제조하는 여러 가지 방법이 제시되었으나 아직은 결함이 없고 면적이 큰 제품을 안정적으로 제조하는 방법은 찾지 못하고 있다. 나노리본의 경우에는 리본의 길이와 너비를 정밀하게 제어하는 기술이 필요하다. 그래핀의 상업적 이용을 위해서는 반도체 공정의 웨이퍼 크기 이상의 그래핀을 적어도 연간 1톤 이상의 규모로 생산하는 것이 필요할 것이다.

○ 도핑을 포함하는 그래핀과 나노리본의 결함에 대한 기초연구와 그 결함의 응용방법에 대한 연구가 더욱 진전되어야 할 것이다. 또 층상구조를 이루는 탄소 외의 화합물들의 나노리본과 그 이용방법에 대한 연구가 필요하며, 궁극적으로 그것들과 탄소 나노리본의 혼성 장치의 개발이 기대된다.

저자: Mauricio Terronesa, Andres R. Botello-Mendezb, Jessica Campos-Delgadoc, Florentino Lopez-Uriasd, Yadira I. Vega-Cantud, Fernando J. Rodriguez-Maciasd, Ana Laura Elias e, Emilio Munoz-Sandovald, Abraham G. Cano-Marquezd, Jean-Christophe Charlierb, Humberto Terronesb
자료유형: 학술정보

원문언어: 영어
기업산업분류: 재료