광학현미경으로 그래핀 조각 경계면·크기 동시 관찰

아주경제 권석림 기자= 그래핀 조각들의 경계면과 크기 분포를 일반 광학현미경으로도 동시에 관찰할 수 있는 방법이 개발됨에 따라 그래핀의 특성을 획기적으로 개선할 수 있을 전망이다.

3일 교육과학기술부와 한국연구재단은 이영희 성균관대 교수팀이 그래핀 조각들 경계면 바로 밑에 있는 구리기판을 선택적으로 산화시켜, 그래핀 조각들 경계면의 분포를 일반 광학현미경(해상도 : 1 마이크로미터)으로도 관찰하는데 성공했다고 밝혔다.

연구팀은 습도가 조절된 공기를 자외선에 노출시켜 활성화된 산소와 수분 등(친수성기)으로 그래핀 경계면 아래에 있는 구리기판을 선택적으로 산화시킬 수 있다는 사실을 밝혀냈다.

특히 산화된 구리기판의 영역범위를 자유자재로 늘릴 수 있어, 폭이 수백나노미터가 되면 기존 수십억원의 고가 투과전자현미경을 사용하지 않아도 1000만원대의 값싸고 단순한 일반 광학현미경으로도 관측할 수 있음을 증명했다.

이때 금속산화막은 오직 그래핀 조각들의 경계면 주변에만 형성되기 때문에 그래핀의 조각들의 경계면 분포도 관측할 수 있게 된다.

이러한 선택적인 친수성기의 확산은 수분이 있을 때에만 가능하며, 구리기판의 조각 경계면이나 그래핀의 주름 등으로 확산되지 않아 그래핀 조각의 경계면 분포만을 관측할 수 있는 아주 특별한 방법이 될 수 있다는 사실도 확인했다.

흑연의 표면층을 한 겹만 살짝 떼어낸 탄소나노물질인 그래핀을 넓은 면적(대면적)으로 만들려면, 그래핀 조각들을 모아야만 하나의 대면적 그래핀으로 형성할 수 있다.

그동안 전 세계 연구자들은 이 조각들이 만드는 경계면의 전기저항이 연구자들이 예상했던 이론치보다 상대적으로 커 그래핀을 실용화하는데 큰 걸림돌이 됐었다.

이 교수는 "산업체 생산라인에서도 그래핀을 대량 합성할 때 광학현미경으로 손쉽게 그래핀의 특성을 모니터링할 수 있어 경제적으로도 큰 효과가 있을 것"이라고 말했다.