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센서로서의 그래핀 양자점의 최근 연구개발 동향

전문가 제언: ○ 그래핀 양자점(GQD)은 그래핀과 CD로부터 유도되는 우수한 특성에 기초한 재료로 훌륭한 센서의 기능을 가지며 다른 분야에도 응용되었다. 물리적 분석, 화학적 분석, 생물학적 분석에 활용되는 GQD의 전기적 센서, PL센서, 전기화학적 센서 그리고 전기화학적 형광센서를 기술하였다. 많은 참고논문이 지난 2년간 발표되었으며 최근 연구 분야로 실용화를 위한 많은 연구논문이 발표될 것이다.

○ 종래의 양자점은 칼코겐 화합물인 전구체를 용액 속에서 합성할 때, 생산성저하 및 독성(PbS, CdSe)이 우려되는 데 반하여 GQD는 센서로서 훌륭한 분해능 및 신뢰성 높은 결과를 보여 주고 있다. 그러나 지금까지의 GQD는 고가이고 낮은 양자효율, 표면화학과 물리화학적 특성 사이의 관계에 대한 연구가 확립되지 않은 문제를 갖고 있다.

○ GQD는 무독성으로 종래의 독성을 갖는 칼코겐 화합물인 전구체를 대체할 수 있는 대단히 유망한 재료로 형광체, 태양전지, 반도체 등의 넓은 분야에 응용이 가능하며 국내외의 학회에서 GQD 관련 많은 논문들이 발표되고 있다. 서울대학교 화학과에서 GQD의 원리, 전기적 및 화학적 특성을 연구하며 조선대학교 화학과에서는 실리콘 QD를 포함한 다양한 연구를 하고 있어 실용화 가능성의 전망이 밝다. 또한 국내의 충북대학에서 광발광 GQD의 무독성을 동물의 장기 등에 투입해서 실험적으로 확인하였다(ACS Nano 7(8) 2013 6859).

○ 2013년 미국의 라이스대학의 연구자들은 석탄으로부터 많은 양(26%수율)의 수용성, 무독성의 GQD를 값싸게 제조할 수 있는 혁신적 방법을 공신력 있는 저널에 발표하여 값비싼 GQD를 대체할 수 있는 길이 열렸다. 석탄을 산 용액에 넣어서 아주 작은 그레인 도메인 결정을 끊음으로써 나노크기의 가장자리에 비정질 탄소가 붙어 있는 3종류의 2~40㎚ 크기의 GQD 생성이 가능하게 되었다(출처: Nature Communication, Dec. 2013년 발표)

저자: Hanjun Sun et al.
자료유형: 학술정보