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정희태 교수, 이달의 과학자 상 수상
우리학교 생명화학공학과 정희태 석좌교수가 교육과학기술부ㆍ한국연구재단ㆍ서울경제신문이 공동 주관하는 ‘이달의 과학기술자상’ 7월 수상자로 선정됐다.
정 교수는 전기 전도성이 우수해 ‘꿈의 신소재’로 불리는 그래핀(graphene)의 결정면 크기와 모양을 더 넓게 관찰해 간편히 시각화할 수 있는 기술을 개발, 양질의 그래핀을 만드는데 기여했다. 그래핀은 흑연에서 떼어낸 2차원 평면의 탄소 나노 구조체를 말한다. 이런 단결정 물질을 제조공정으로 넓게 제작하면 그래핀이 다결정성을 띄며 영향을 받아 전기적ㆍ기계적 특성이 낮아지는 문제가 있었다.
정 교수는 그래핀 결정면의 크기와 경계를 쉽고 빠르게 관찰하는 기술로 우수한 특성을 갖는 그래핀 제조를 가능케 했다. 이 원천기술은 그래핀을 이용한 투명전극, 유연한 디스플레이, 태양전지 등의 연구에 응용되고 있다. 이 연구성과는 올해 1월 세계 최고 권위의 과학전문지 네이처의 자매지 ‘네이처 나노테크놀러지(Nature Nanotechnology)’에 실렸다.
정 교수는 나노 재료와 공정을 이용한 광전자소자 응용분야의 세계적인 석학으로 지난 10년간 과학인용색인(SCI) 등재 국제학술지에 120편의 논문을 게재했고, 40여개의 국내외 특허를 출원했다. 지금까지 피인용 횟수는 총 2,500여회에 달한다.
2012.07.04 조회수 17864 -
꿈의 신소재인 그래핀의 결정면 관찰 신기술 개발
(왼쪽부터) 정현수 박사과정생, 김윤호 박사, 김대우 박사과정생
- 네이처 나노테크놀로지誌 발표,“그래핀 상업화를 위한 핵심 난점 해결”-
꿈의 신소재로 잘 알려진 그래핀의 결정면*을 간편하면서도 더 넓게(대면적으로) 관찰할 수 있는 새로운 기술이 국내 연구진에 의해 개발되었다.
※ 결정면(crystal face) : 결정의 외형을 나타내는 평면으로 격자면과 평행인 면
정희태 석좌교수(한국과학기술원, 교신저자)가 주도하고 김대우 박사과정생, 김윤호 박사(공동1저자), 정현수 박사과정생(제3저자)이 참여한 이번 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 WCU(세계수준의 연구중심대학)육성사업과 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행되었고, 연구결과는 나노과학 분야의 권위 있는 학술지인 ‘Nature Nanotechnology’ 온라인 속보(11월 20일)에 게재되었다. (논문명: Direct visualization of large-area graphene domains and boundaries by optical birefringency)
정희태 교수 연구팀은 LCD에 사용되는 액정의 광학적 특성*을 이용해, 그래핀 단결정의 크기와 모양을 대면적에 걸쳐 쉽고 빠르게 시각화할 수 있는 기법을 개발하였다. 특히 그래핀의 단결정을 시각화함으로써, 단결정에서 얻을 수 있는 이론값에 가장 가까운 전기전도도를 직접 측정하는 쾌거를 이루었다.
※ 광학적 특성 : 어느 물질에 빛을 통과시키거나 반사시킬 때 생기는 특성
그래핀은 가장 우수한 전기적 특성이 있으면서 투명하고, 기계적으로도 안정하면서 자유자재로 휘어지는 차세대 전자소재이다. 그러나 현재 제조되고 있는 그래핀은 다결정성을 지니고 있어, 단결정일 때보다 상당히 낮은 전기적․기계적 특성을 보인다. 이것은 그래핀의 특성이 결정면의 크기와 경계구조에 큰 영향을 받기 때문인 것으로 알려져 왔다.
따라서 우수한 특성을 갖는 그래핀을 제조하기 위해서는 그래핀 결정면의 영역(도메인)과 경계를 쉽고 빠르게 관찰하는 것이 향후 그래핀의 물성을 크게 향상하고 상업화하기 위해 꼭 필요한 핵심기술이다.
연구팀은 그래핀을 쉽게 대면적에서 관찰할 수 있는 기법을 개발하여 그래핀 상용화분야에서 원천기술을 획득하게 되었고, 그래핀을 이용한 투명전극, 플렉시블 디스플레이, 태양전지와 같은 전자소자 응용연구에도 한 걸음 다가설 수 있게 되었다.
정희태 석좌교수는 “이번 연구는 우리나라가 보유한 세계 최고의 액정배향제어기술*을 토대로, 대면적에 걸쳐 그래핀의 결정면을 누구나 쉽게 관찰할 수 있는 방법을 제시하였다는 점에서 큰 의미가 있다.
이것은 학계와 산업계의 가장 난제 중 하나인 대면적에서의 그래핀 특성평가에 큰 전환점이 되어 양질의 그래핀 제조에 큰 도움을 줄 것이고, 그래핀을 이용한 미래형 전자소자 개발에 한걸음 다가갈 수 있을 것”이라고 연구의의를 밝혔다. ※ 액정배향제어기술 : 액정의 방향을 일정하게 만드는 기술
(좌) 그래핀 결정면을 따라 배향된 액정분자 배향 모식도 (우) 편광현미경으로 관찰된 실제 그래핀 결정면의 모습
2011.11.28 조회수 30316