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층상 재료의 액체 박리

전문가 제언: ○ 모든 결정체가 3차원 결합을 하는 것은 아니고 층상 재료라고 부르는 결정체가 의외로 많다. 이런 재료들은 다양한 방법으로 2차원으로 박리(剝離)가 가능하다. 분자나 원자 두께로 박리된 재료를 흔히 나노시트(nanosheet)라고 부르며 대개 원재료의 성질을 가지지만 그 성질이 크게 향상되는 경우도 있다. 대표적인 예가 표면적이 극적으로 커진다.

○ 박리된 나노시트에 대한 관심은 2004년에 Geim과 Novosolov 등이 접착테이프로 흑연을 박리하여 단일층 나노시트인 그래핀을 제조하면서부터 높아졌다. 이렇게 제조된 그래핀은 기계적 강도와 열전도도가 기록적으로 높을 뿐만 아니라 특이한 전자 특성으로 차세대 전자공학의 총아가 되었다. 다만 이런 기계적 박리로는 산업화에 필요한 대량생산이 어렵다. 이에 비하여 여기서 다루는 액체 박리는 양산의 가능성이 있고 다양한 층상재료의 나노시트를 제조할 수 있다.

○ 액체 박리법은 그래핀 뿐만 아니라 금속화합물, 금속산화물, 점토와 같은 광물, 이중수산화물 등 다양한 층상재료에 적용할 수 있다. 종류의 다양성이 층상재료의 장점중의 하나이다. 층상재료를 액체 용제와 초음파에 의한 분해를 결합하여 박리하는 화학적 방법이 주종을 이룬다. 이온을 삽입하여 층간의 결합력을 약화시킨 후 분해하여 분산하는 방법도 있다. 어느 경우에나 수율이 낮은 것이 해결해야할 과제이다.

○ 박리된 나노시트는 전자공학적 응용뿐만 아니라 폴리머의 충전제, 에너지저장장치의 전극, 물을 분해하여 수소를 생산하는데 촉매로도 사용될 수 있으므로 양산이 필수적인 전제조건이다.

○ 국내의 그래핀 연구는 세계적인 수준으로 새로운 발견이나 장치의 개발이 자주 매스컴에 나온다. 하지만 이 논문의 참고문헌이 140편인데 국내 연구자의 이름은 없다. 상당수의 중국과 일본 연구자의 이름이 보이는 것과 비교된다. 그래핀의 액체 박리가 전기연구원 등에서 수행된다. 그래핀을 비롯한 나노시트가 21세기 나노기술에서 중심적인 역할을 할 것으로 기대되므로 액체 박리분야에도 관심을 가져야겠다.

저자: Valeria Nicolosi et al
자료유형: 학술정보