그래핀

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흑연을 한층으로 펴논구조 꿈의 나노물질이라 부르며 사기적인 스펙으로 다른 탄소 동소체들을 씹어먹고있다. 다음은 네이버 지식백과에서 따온 그래핀에 대한 정보이다. 연필심에 사용되어 우리에게 친숙한 흑연은 탄소들이 벌집 모양의 육각형 그물처럼 배열된 평면들이 층으로 쌓여 있는 구조인데, 이 흑연의 한 층을 그래핀(Graphene)이라 부른다. 그래핀은 0.2㎚의 두께로 물리적, 화학적 안정성이 매우 높다. 2004년 영국의 가임(Andre Geim)과 노보셀로프(Konstantin Novoselov) 연구팀이 상온에서 투명테이프를 이용하여 흑연에서 그래핀을 떼어 내는 데 성공하였고, 그 공로로 이들은 2010년 노벨 물리학상을 받았다.

얘가 원통형으로 말려있는 구조가 탄소나노튜브라서 탄소나노튜브를 잘라갖고 펴는 방식으로도 만들 수 있다.

그래핀은 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고, 반도체로 주로 쓰이는 실리콘보다 100배 이상 전자의 이동성이 빠르다. 강도는 강철보다 200배 이상 강하며, 최고의 열전도성을 자랑하는 다이아몬드보다 2배 이상 열전도성이 높다. 또한, 빛을 대부분 통과시키기 때문에 투명하며 신축성도 매우 뛰어나다.

이러한 그래핀의 활용 분야는 매우 다양하다. 높은 전기적 특성을 활용한 초고속 반도체, 투명 전극을 활용한 휘는 디스플레이, 디스플레이만으로 작동하는 컴퓨터, 높은 전도도를 이용한 고효율 태양전지 등이 있는데, 특히 구부릴 수 있는 디스플레이, 손목에 차는 컴퓨터나 전자 종이를 만들 수 있어서 미래의 신소재로 주목받고 있다. [네이버 지식백과] 꿈의 나노 물질, 그래핀

(살아있는 과학 교과서, 2011. 6. 20., 휴머니스트)

그런데 이 녀석, 어떻게 대량생산 할 건지 대책이 없다. 스카치테이프로 떼내서 생산할 순 없으니까, 그래핀 옥사이드 꼴로 산화시켜 판과 판 사이 굴곡을 만들고, 깨끗하게 재환원시켜 분리해내야 한다. 거기 들어가는 산화/환원제, 증류수도 비용이 좆나게 많이 든다.

여기서 끝이 아니고, 그래핀끼리 달라붙지 못하게 다른 용매에 분산시켜야 하고, 로트별로 균일한 밀도를 가질 수 있어 품질이 보장되어야 한다. 그러나 그렇게 고생해 만든 그래핀은 Band Gap의 특성 때문에 그냥 도체이고, 반도체적 성질을 갖기 어려워 전자 소자 분야의 활용도가 제한된다.

ㄴ 이걸 해결하자고 나노 물질의 크기를 매우 줄여, size effect로 연속된 에너지 Band를 양자화시켜 Band Gap을 강제로 만들어 봄 직도 하지만, 그 수준으로 산업에 사용될 만큼 정교한 사이즈 컨트롤은 지금 과학기술론 신선이 와도 기대하기 힘든 수준이다.