국내 연구진, 그래핀 화학처리해 0.5나노미터 두께 ‘F-다이아메인’ 제작 성공

다이아몬드와 흑연은 탄소로만 이뤄진 형제
다이아몬드와 흑연, 흑연의 얇은 한층을 벗겨낸 그래핀은 모두 탄소로만 이뤄진 형제지간이다. 그러나 구조 자체가 달라서 겉모양은 물론 물성도 완전히 달라지는 것이다.
기초과학연구원(IBS) 다차원탄소재료연구단, 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부, 신소재공학부, 화학과 공동연구팀은 간단한 화학공정만으로도 흑연의 한 층을 얇게 벗겨낸 그래핀을 다이아몬드 박막으로 변환시키는데 성공했다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘네이처 나노테크놀로지’ 10일자에 실렸다.

초박형 다이아몬드(F-다이아메인)의 구조
기초과학연구원(IBS) 제공
다이아몬드는 열전도성이 뛰어나고 기계적 강도가 우수하지만 전기가 통하지 않고 그래핀처럼 쉽게 휘어지지 않는다. 이 때문에 많은 연구자들이 다이아몬드를 그래핀처럼 평면 구조로 만드려는 시도를 해왔다. 문제는 얇은 평면구조의 다이아몬드(다이아메인)를 만들기 위해서는 고압 환경을 만들어야 하기 때문에 제조비용이 많이 들뿐만 아니라 다이아메인으로 전환율이 높지 않다는 것이다.

IBS 제공
F-다이아메인을 전자현미경으로 관찰한 모습
구리니켈 기판 위 이중층 그래핀(왼쪽)과 F-다이아메인의 투과전자현미경(TEM) 이미지
IBS 제공
IBS 제공
로드니 루오프 IBS 단장(UNIST 자연과학부 특훈교수)은 “이번 연구결과는 다이아몬드의 우수한 물성을 다양한 산업분야에서 활용할 수 있는 길을 열었다는데 의미가 크다”라며 “다음 단계 연구는 다이아몬드 박막의 전기적, 기계적 특성까지 조절가능한 대면적 다이아몬드 필름을 만드는 것”이라고 말했다.
유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
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