나노기술 및 정책 정보

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럿거스 대학교(Rutgers University) 연구팀이 연필에 사용되는 흑연의 극히 얇은 2 차원 층인 그래핀을 평평한 표면에 부착 된 상태에서 냉각시킬 때 버클이 생겨 새로운 양자 물질 및 초전도체를 찾는 데 도움이 될 수 있는 아름다운 주름 패턴을 만들었음.

양자 물질은 초고속 양자 컴퓨터를 위한 빌딩 블록을 제공할 수 있는 얽힌 궤적과 같은 특수한 특성을 가진 강력하게 상호 작용하는 전자를 제공함. 또한 전력 전송 및 전자 장치를 보다 효율적으로 만들어 에너지 소비를 줄일 수 있는 초전도체가 될 수도 있음.

연구팀은 그래핀에서 발견된 굽힘 구조에서 오늘날의 자석 기술로는 얻을 수 없는 거대한 자기장의 효과를 모방하여 재료의 전자적 특성에 극적인 변화를 가져오는 것을 발견한 것임. 유연한 재료에 적층된 그래핀과 같은 딱딱한 박막의 결합은 눈과 같은 디지털 카메라, 에너지 수확, 피부 센서, 소형 로봇과 같은 건강 모니터링 장치 및 지능형 수술용 장갑을 포함하여 많은 중요한 응용 분야에서 신축성 전자 장치를 위한 플랫폼으로 자리를 잡고 있음. 연구팀의 발견은 언젠가는 생물학적 진단 및 조직 복구에 역할을 할 수 있는 나노 로봇을 제어하기 위한 장치 개발의 길을 열어둔 것임. 연구팀에 따르면 냉각될 때 특성이 급격하게 변하는 버클이 있는 그래핀 결정을 연구하여 속도를 늦추고 서로를 인식하고 강하게 상호 작용하는 전자를 통해 본질적으로 새로운 물질을 생성하여 초전도 및 자기와 같은 매혹적인 현상의 출현을 가능하게 할 수 있다고 함. 연구팀은 첨단 이미징 및 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 니오븀디셀레니드로 만든 평평한 표면에 그래핀을 놓고 절대온도 4도까지 냉각시키면 버클이 생긴다는 것을 보여주었음. 이때 그래핀의 전자에게는 버클에 의해 만들어진 산과 계곡 풍경이 거대한 자기장으로 나타남. 이 의사 자기장은 전자 착시이지만 실제 자기장으로 작용하게 됨.

연구팀의 다음 단계에는 나노 로봇 공학 및 양자 컴퓨팅에 도움이 될 수 있는 새로운 전자 및 기계적 특성을 가진 버클 2D 재료를 엔지니어링하는 방법을 개발하는 것임.

본 연구 성과는 ‘Nature’ (“Evidence of flat bands and correlated states in buckled graphene superlattices”) 지에 게재됨