나노기술 및 정책 정보

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● 한국원자력연구원(KAERI) 양성자과학연구단의 하준목, 여순목 박사 연구팀이 이온빔 기술을 활용한 고결정성 고순도 그래핀 양자점의 건식 제조 및 패터닝 기술을 개발

● 그래핀을 수 나노미터(nm) 크기로 줄일 경우, 반도체의 특성까지 갖게 되는데 이를 ‘그래핀 양자점’이라고 하며, 전류를 흘려주거나 빛을 쪼이면 반도체처럼 빛을 발하고, 의료용으로 사용할 수 있을 만큼 인체에 무해해 의료 및 산업 분야 전반에 활용하기 위한 다양한 연구가 진행 중

● 그래핀 양자점은 흑연 덩어리를 강한 산이나 염기 등으로 잘게 깎아내는 화학적 공정을 거쳐 액체 상태로 만들어 내는데 이 과정에서 불필요한 부산물이 포함되는 경우가 많고, 패터닝이 어려워 디스플레이, 태양전지, 센서 등 산업적 활용에 제한이 있었던 상황

● 연구팀이 개발한 기술은 그래핀 양자점을 만드는 새로운 건식 제조공정이며, 어떤 화학물질도 사용하지 않고 이온빔과 가열공정만으로 고결정성, 고순도 그래핀 양자점을 만드는 것이 가능

● 본 기술은 반도체 실리콘 기판의 원하는 부위에 금속이온빔을 조사해 철 나노입자를 생성하며, 철 나노입자는 섭씨 800도에서 1000도에 이르는 두 차례의 가열 공정을 거치며 그래핀 양자점을 합성하고, 고온 속에서 모두 증발되어 그래핀 양자점만을 남김.

● 연구팀은 이 과정을 통해 불순물이 없는 순수한 그래핀 양자점을 정확한 위치에 제조하는 데 성공하였으며, 특히 양자점을 기판에 원하는 모양의 회로로 배치해 형성하는 패터닝을 세계 최초로 성공

● 연구팀은 그래핀 양자점의 상용화를 가로막던 장애물들을 이번 기술을 통해 극복할 수 있으며, 그래핀 양자점의 산업 및 의료 분야 상용화를 앞당길 것으로 기대

※ 용어설명

- 그래핀(Graphene): 탄소 원자를 안정적으로 펼친 구조로, 두께는 0.2nm(나노미터)인 단층으로 구성되어 매우 얇지만, 전기전도도는 높은 신소재

※ Carbon 게재

※ 과학기술정보통신부 이공학개인기초사업의 지원