[신소재의 이해] 그래핀(Graphene)에 관해서
목 차
1. 그래핀(Graphene)이란
2. 그래핀의 특성
3. 그래핀의 연구개발
4. 그래핀의 상용화
5. 결론
1. 그래핀(Graphene)이란
Graphene(그래핀)은 2004년 영국 맨체스터 대학교의 앙드레 게임 팀과 러시아 마이크로일렉트로닉스 연구소의 연구팀이 처음 만든 것이다. 그래핀(Graphene)은 흑연, graphite와 화학에서 탄소 이중결합을 가진 분자를 뜻하는 접미사 -ene를 결합해 만든 말이다. 그래핀은 연필심에 쓰이는 흑연의 구성 물질이인데, 흑연은 벌집모양이 켜켜이 쌓여 있는 3차원 구조이다. 그래핀은 이 흑연에서 한 층만 떼어낸 것으로 2차원 물질이다. 그래핀은 탄소(C)로만 이루어져 있기 때문에 실리콘(Si)과는 전혀 무관하다.
[그림(02447-04) : 원자 크기 두께의 단일 층 그래핀. 사진 : Wokipeida.org]
연필심에 쓰이는 흑연은 벌집모양인 육각형을 이룬 탄소 층이 겹겹이 쌓여있다. 겹겹이 쌓여있는 흑연에서 한 겹만을 뽑아낸 것이 바로 그래핀이다.
그래핀은 탄소원자들이 육각형으로 연결된 얇은 막 구조를 가지고 있다. 벌집모양이고 두께가 0.34나노미터에 불과하다. 1나노미터는 10억분의 1미터이다.
[그림 : 다이아몬드(왼쪽)와 흑연(Graphite), 그리고 흑연의 한층인 그래핀(Graphene). 사진 : KIST] 6)
그래핀은 최고로 단단하다는 다이아몬드보다도 더 단단하다. 그러나 그것은 한 겹일때만 강하다. 하나의 흑연 층은 다이아몬드보다도 단단하지만 애석하게도 층과 층을 연결하는 힘은 반데왈스 힘(van der Waals force)이라는 미미한 힘으로 이루어졌기 때문에, 층과 층사이는 쉽게 부서져 버린다. 하지만 각 층의 힘은 대단히 강하며, 또한 층방향으로는 전도성을 띄기 때문에 전기적인 응용에 대한 잠재성을 갖는다. 그래핀은 이렇게 얇으면서도 물리적, 화학적 안정성은 뛰어나 차세대 신소재로 주목받고 있다.
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2013.11.12
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