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● 초과학연구원(IBS) 연구진이 세계 최초로 접힘과 적층이 없는 무결점 그래핀을 제작에 성공

● 그래핀은 탄소 원자들이 벌집과 같이 육각형으로 나열된 2차원 물질이며, 얇고 투명하지만, 강철보다 200배 이상 강하고 구리보다 100배 이상 전자의 이동성이 빠르며 다이아몬드와 유사하게 열 전도성이 높은 재료

● 그래핀은 반도체 분야에서 '꿈의 신소재'로 불릴 만큼 큰 주목을 받고 있지만, 기계적·전기적 물성을 떨어뜨리는 적층과 접힘의 문제를 모두 해결한 완벽한 2차원 그래핀을 제작한 사례는 지금까지 없었던 상황

● 연구팀은 2019년 적층 없는 그래핀 제작에 성공하며 그래핀의 성장 후 냉각 과정에서 접힘이 발생한다는 점에 착안해 접힘이 일어나는 온도를 조사했고 1030K(756.85℃) 이상의 온도에서 접힘이 형성됨을 발견

● 연구팀은 접힘이 발생하지 않도록 1030K 이하의 저온에서 그래핀을 성장시켰고 냉각과정을 거쳐도 접힘과 적층이 없는 완벽한 무결점 그래핀을 합성

● 이번에 합성된 무결점 그래핀의 전하 이동도는 실리콘과 비교해 7배, 기존 그래핀보다 약 3배 높았고, 전하 이동도는 높을수록 더 적은 전력으로 높은 성능

● 연구팀은 접힘과 적층이 없는 단결정 그래핀을 활용하면 소재의 위치나 방향과 무관하게 항상 같은 효율을 내는 고성능 직접 회로를 만들 수 있으며 무결점 그래핀을 다른 2차원 재료와 적층해 사용하면 지금까지 개발되지 않았던 놀라운 성능의 소재를 개발할 수 있을 것으로 기대 

※ Nature 게재(2021.08.26.), “Single Crystal, Large-area,Fold-free Monolayer Graphene”