▲그래핀 위에 정렬된 무기물질 나노와이어와 그래핀 나노리본의 상상도.[사진제공=UNIST]

[아시아경제 정종오 기자] 머리카락보다 얇은 나노끈이 그래핀 표면 위에서 저절로 자라는 것으로 나타났다. 금 원자와 탄소가 만나 특이한 결합구조가 만들어진 것이다. 이를 공동연구팀이 확인했다.

한·미·일 3국 공동연구팀은 머리카락보다 얇은 극미세선이 그래핀 박막 위에서 저절로 자라는 현상을 발견했다. 이번 연구결과는 기존 학설을 뒤집는 것이다. 그래핀의 표면은 화학적으로 매우 안정돼 있어 표면 위 무기물질의 자가정렬이나 조립이 불가능했기 때문이다.

이원철 동경대 박사, 김관표 UNIST 교수, 박정원 하버드대 박사, 이훈경 건국대 교수, 정후영 UNIST 교수가 주도한 공동연구팀이 무기물질인 '나노와이어(Nanowire)'가 그래핀 박막 결에 따라 정렬돼 조립됨을 규명했다. '나노와이어'는 지름이 1나노미터(1나노미터는 10억분의 1미터) 정도의 극미세선으로 우수한 전기·광학·화학적 물성을 가져 반도체, 에너지, 생물, 의학 분야에서 응용 가능하다.

공동연구팀은 그래핀과 금 입자를 산성 반응용액에 넣을 경우 무기물질인 '시안화 금(AuCN)'이 그래핀의 '지그재그(zigzag)'한 결에 따라 '나노와이어' 형태로 스스로 조립돼 자라는 사실을 발견했다. 공동연구팀은 플라즈마를 이용해 나노와이어가 조립되지 않은 부분을 제거해 리본 형태를 가진 '그래핀 나노리본'을 개발했다. '그래핀 나노리본'은 기존 그래핀보다 뛰어난 전기적 특성을 가져 반도체와 스핀 소자로 각광받았는데 제작이 어려웠다

김관표 교수는 "이번 연구 성과는 그래핀과 무기물질 사이의 새로운 상호작용을 실험적, 이론적으로 제시해 큰 의미를 가진다"며 "차세대 반도체와 스핀 소자로 각광받는 '그래핀 나노리본' 제조까지 가능해 산업적 응용성 또한 확보했다"고 말했다.

이어 김 교수는 "새로 개발된 방법이고 나노리본의 대량 생산과 응용분야를 한 단계 끌어올렸다는데 의미가 있다"며 "다만 금 원자와 탄소가 만나 이번처럼 특이한 결합구조가 나타난 것에 대해서는 추가 연구를 통해 그 정확한 원인을 밝혀야 한다"고 설명했다.

이번 연구결과는 나노 연구 분야의 학술지인 '네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology)'에 24일(논문명: Graphene-templated directional growth of an inorganic nanowire) 발표됐다.



정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr
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