성균관대 연구팀, 반도체 특성 이차원 탄소 동소체 그래파인 개발

[서울=뉴시스](왼쪽부터) 조수민 연구원, 류도현 교수, 이효영 교수, 류싱휘 연구원. 사진 성균관대 *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]박선민 인턴 기자 = 성균관대(총장 신동렬)는 화학과 이효영·류도현 교수 연구팀이 새로운 이차원 탄소 동소체 홀리 그래파인을 개발했다고 20일 전했다. 그래파인은 반도체 시장에서 광전자 및 센서 등 다방면으로 응용될 수 있어 주목 받는 물질이다.

그래핀은 다양한 분야에 응용되고 있지만, 도체 특성으로 한 가지 기하학만 가질 수 있기 때문에 새로운 탄소 동소체의 개발이 필요했다. 이에 반도체 특성이 있고 여러가지 기하학을 가질 수 있다고 알려진 그래파인이 떠올랐지만 효율적인 합성법 개발이 미흡했다.

그래핀에 물리적·화학적 방법으로 구멍을 생성하면 전류의 흐름을 방해하면 구멍이 있는 '홀리 그래핀'을 통해 밴드갭 조절이 가능하다는 연구결과도 나왔지만, 구멍의 크기·분포가 균일하지 못해 원하는 특성을 구현하기 어렵다.

이에 연구팀은 기존 그래핀에 구멍 내는 방식이 아닌, 원자 단위로부터 탄소 재료를 새롭게 합성하여 규칙적으로 구멍을 생성하는 방식을 적용했다. 연구팀은 이렇게 합성한 물질을 '홀리 그래파인'라고 이름 붙였다.

홀리 그래파인은 6개 탄소원자로 이루어져 있는 벤젠 고리가 삼중 결합으로 번갈아 연결되어 있으며, 6각형 고리와 8각형 고리의 패턴이 동일한 비율로 구성되어 있는 것이 특징이다. 연구진은 만들어진 그래파인을 투과 전자 현미경과 적외선 분광기 등을 사용해 특성을 분석한 뒤 반도체 소재 분야 응용이 가능함을 증명했다.

이효영 교수는 "홀리 그래파인이 그래핀 특성과 유사하고 동시에 반도체 특성을 갖고 있어 향후 유기 반도체 분야에 새로운 패러다임을 제시할 수 있다는 점에서 의미가 큰 연구"라고 전했다.

류도현 교수는 "새로 개발한 합성법을 사용하여 광전자·촉매·센서 분야에서 활용 가능하다는 점에서 기쁘며, 추후 국가 산업 발전에 큰 영향을 끼칠 것으로 기대한다"고 말했다.

한편 본 연구 성과는 셀(Cell) 자매지 '매터'(Matter)에 지난 19일 온라인 게재됐다.


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