[스크랩] 그래핀 [Graphene]

 

탄소원자가 육각형으로 결합해 벌집 형태를 이루는 화합물로 기초 전자소재를 대체할 차세대 신소재.

 

흑연을 뜻하는 '그래파이트'(Graphite)와 화학에서 탄소 이중결합 형식을 띤 분자를 뜻하는 접미사인 'ene'을 결합해 만든 용어이다. 영국 맨체스터대학교의 안드레이 가임 교수와 연구원 콘스탄틴 노보셀로프 박사가 흑연에 스카치테이프를 떼었다 붙이는 방법으로 세계 최초로 그래핀을 분리해냈다.

흑연의 한 층을 떼어내면 탄소원자가 육각형으로 연속 결합된 구조가 나타난다. 탄소 원자가 구형으로 뭉치면 풀러린(Fullerene), 원기둥 모양으로 말리면 탄소나노튜브, 펼치면 그래핀이 된다. 그래핀을 이루는 탄소 원자 하나하나는 이웃한 탄소와 전자 한 쌍 반을 공유하여 결합한다. 한 쌍의 전자가 탄소와 탄소 사이를 견고하게 연결시켜주는 동안 결합에 참여하지 않은 전자들이 그래핀 내에서 쉽게 움직일 수 있다.

이 때문에 그래핀은 실리콘에 비해 100배 이상 전자가 자유로이 이동할 수 있다. 벌집 모양 덕분에 충격에도 강하다. 그물을 구부리거나 당기면 모양은 변하지만 그물의 연결 상태는 변하지 않는 것과 마찬가지로 육각형 구조의 빈 공간이 완충 역할을 하기 때문이다. 강도는 강철보다 100배 강하고, 면적의 20%를 늘려도 끄떡없을 정도로 신축성이 좋다. 구부리거나 늘려도 전기 전도성이 사라지지 않는다. 열전도율도 금속인 구리의 10배가 넘고, 빛의 98%를 통과시킬 정도로 투명하다.

그래핀은 실리콘으로는 더 이상 진척이 없던 반도체 정보 처리속도를 획기적으로 높여줄 뿐만 아니라, 고성능 태양전지 개발, 유기 반도체 등 다양한 분야에서 활용 가능한 물질이다. 한국에서는 최근 고품질의 그래핀을 대량 합성하는 데 성공했으며, 국내 특허 출원을 완료하고 미국·유럽·중국·일본 등 국외 출원을 진행하고 있다.

 

출처: 한국어 위키백과

 

탄소원자들이 벌집 모양으로 연결된 얇은 막 구조를 이루고 있으며 0.34nm(나노미터ㆍ1nm는 10억분의 1m)의 두께로 매우 얇은 물질이다. 물리적ㆍ화학적 안정성과 전기적 성질이 매우 뛰어나고, 특히 신축성이 좋아 늘이거나 접어도 전기전도성을 잃지 않기 때문에 ‘꿈의 나노 물질’로 불린다.

그래핀을 이용하면 휘어지는 액정화면을 구현할 수 있어 손목시계 모양의 휴대전화, 구부릴 수 있는 디스플레이 화면과 태양전지 등 광범위하게 활용할 수 있다. 또한 이 그래핀이 튜브형태로 말려 있으면 또 다른 차세대 전자소자 소재로 주목받고 있는 탄소나노튜브가 된다. 대표적인 투명전극인 ITO(Indium Tin Oxide)는 쉽게 깨지는 특성을 가졌지만, 그래핀 투명전극은 뛰어난 신축성, 유연성, 투명도를 지니면서도 상대적으로 간단한 방법으로 합성 및 패터닝이 가능한 것이 장점이다. 또한 2009년 현재 반도체에 사용하고 있는 단결정 실리콘보다 전자가 100배 이상 빠르게 이동할 뿐만 아니라 구리보다 100배 많은 전류가 흐를 수 있기 때문에 차세대 반도체 소자로 각광받고 있다.

한편, 2009년 삼성그룹은 그래핀의 본격적인 상용화에 나섰으며, 홍병희 성균관대 화학과(성균나노과학기술원) 교수는 제조기술이 까다로워 대형화가 어려웠던 30인치 터치스크린이 가능한 그래핀의 양산기술을 개발한 데 이어, 수년 내에 대량 생산이 가능할 것으로 전망했다.

 

출처: 다음, 시사용어사전

 

참고사이트: http://en.wikipedia.org/wiki/Graphene

                 http://v.daum.net/link/24370204?CT=WIDGET

                 http://www.hankyung.com/news/app/newsview.php?aid=2012010979131

출처 : 마법 나침반

글쓴이 : 매직펜 윌리엄 원글보기

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