물리적 방식으로 '그래핀 양자점' 만드는 원리 밝혀내

생기원 "정밀제어 가능해져…고효율 수소촉매 등에 파급 효과"

한국생산기술연구원(생기원)은 탄소나노튜브에서 '그래핀 양자점'을 만드는 원리를 규명했다고 5일 밝혔다.

그래핀은 열·전기 전도도와 투명도가 뛰어나 차세대 소재산업을 이끌 꿈의 물질로 불린다.

그래핀을 나노미터(㎚·100만분의 1㎜) 크기로 줄이면, 전류를 흘려주거나 빛을 쪼일 때 발광하는 반도체 특성도 보인다.

이를 그래핀 양자점(퀀텀닷)이라고 부른다.

생기원 기능성소재부품연구그룹 김강민 박사 연구팀은 펄스 레이저로 탄소 구조체를 파괴해 그래핀 양자점을 제작하는 물리적 공정의 원리를 밝혔다.

이 방법은 공정 자체가 간단하고 친환경적이지만, 그동안 메커니즘이 규명되지 않아 정밀한 제어에 한계가 있었다.

연구팀은 펄스 레이저 에너지가 상승함에 따라 탄소 나노튜브가 순차적으로 분해돼 나노미터 크기의 그래핀 양자점이 되는 전 과정을 관측·분석하는 데 성공했다.

일정 펄스 레이저 조건 이상에서는 비정질 탄소 구조체가 생성되는 점도 발견했다.

이에 따라 펄스 레이저 기반의 탄소 나노 재료 제작 공정을 정밀하게 설계할 수 있게 됐다고 생기원은 설명했다.

김강민 박사는 "저비용 고효율 수소촉매, 에너지 하베스팅, 초정밀 바이오 센서 등 신산업 분야에서 파급 효과가 있을 것"이라고 말했다.

연구 성과를 담은 논문은 지난 9월 국제 학술지 '스몰'(small)의 표지 논문으로 실렸다.

/연합뉴스