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<strong class="media_end_summary">국내 연구진, 불소 주입 통해 분당 12㎜씩 초고속 성장 성공</strong>[이데일리 이연호 기자] 국내 연구진이 초고속 그래핀 성장법을 개발했다.<TABLE cellSpacing="5" cellPadding="0" width="484" align="CENTER" bgColor="ffffff" border="0"><TR><TD style="PADDING-RIGHT: 2px; PADDING-LEFT: 2px; PADDING-BOTTOM: 2px; PADDING-TOP: 2px;" bgColor="ffffff"><TABLE cellSpacing="5" cellPadding="0" bgColor="ffffff" border="0"><TR><TD><span class="end_photo_org">
</span></TD></TR><TR><TD "PADDING-BOTTOM: 0px; PADDING-LEFT: 0px; PADDING-RIGHT: 0px; FONT-FAMILY: 돋움,돋움체; COLOR: 595959; FONT-SIZE: 9pt; PADDING-TOP: 2px;">국소적 불소 주입을 통한 초고속 그래핀 성장 원리.<br>메탄(CH4) 분자가 기체상에서 불소에 의해 쉽게 치환이 되기 때문에 충분한 양의 CH3F 및 CH2F2 분자가 Cu 필름과 BaF2 사이에 존재한다. 이 분자들은 구리 필름 위에서 쉽게 불소와 탄소 원료(CH3, CH2, CH, C)로 분해되며 그래핀 성장의 원료로 사용된다. 그림=IBS.</TD></TR></TABLE></TD></TR></TABLE>기초과학연구원(IBS)은 다차원 탄소재료 연구단 펑딩(Feng Ding) 그룹리더(UNIST 특훈교수)팀이 중국 연구진과의 공동연구를 통해 불소(F)를 주입해 기존보다 3배 빠른 속도로 그래핀을 성장시키는 데 성공했다고 16일 밝혔다. 이는 지금까지 학계에 보고된 최고 속도다.<br><br>원자 두께의 2차원 소재는 얇고 잘 휘면서도 단단한 특성을 지녀 차세대 반도체 소재로 각광받고 있다. 하지만 상용화가 가능할 정도로 크게 만드는 것이 난제다. 대면적 제작에 성공한 물질 자체가 드문데다 대면적화에 성공하더라도 긴 제조 시간으로 인해 사실상 상용화는 어려웠다.<br><br>물성이 우수한 2차원 소재를 활용하기 위해서는 제조시간 단축이 급선무다. 지금까지는 원료물질을 바꾸거나 온도를 조절하는 등 제조환경 자체를 바꾸는 방법이 시도됐다. 하지만 이 방식으로는 그래핀의 성장을 완전히 제어 할 수 없어 근본적인 해결책이 필요한 상황이다. <br><br>공동연구진은 그 해결책으로 불소에 주목했다. 전기음성도가 높아 반응성이 좋은 불소를 합성 과정에 적용하면 2차원 소재의 빠른 합성에 유리할 것으로 예상했다. 하지만 불소기체를 곧바로 주입할 경우 반응성이 큰 불소가 다른 물질과 결합해 독성물질을 생성할 위험이 있다. 이 때문에 연구진은 공간적으로 제한된 부분에서만 국소적으로 불소를 활용하는 방법을 고안했다. <br><br>우선 연구진은 대표적인 2차원 도체물질인 그래핀 성장에 불소를 적용했다. 일반적으로 그래핀 성장에는 화학기상증착(CVD)법이 쓰인다. 이는 금속기판 표면에 메탄가스(CH4)를 주입하며 메탄 속 탄소(C) 원자가 금속기판에 흡착하는 식으로 그래핀을 형성하는 방식이다.<br><br>연구진은 금속기판으로 불소를 함유한 금속불화물(MF2)을 사용하고 이 위에 얇은 구리(Cu) 필름을 올린 형태의 기판을 제작했다. 그리고 온도를 높여 불소가 금속불화물로부터 방출되게 했다. 불소는 금속불화물과 구리 필름 사이의 10~20㎛(마이크로미터·1㎛는 100만 분의 1m)의 매우 좁은 공간에서만 머물게 된다. 불소가 다른 물질과 반응하지 않도록 일종의 장벽을 세워 가둔 것이다. 이 틈 속에서 불소로 인해 메탄가스는 더 분해가 쉬운 형태의 기체(CH3F, CH2F2)로 바뀌고 최종적으로 그래핀은 더 손쉽게 원료인 탄소를 얻어 더 빠르게 성장할 수 있다.<br><br>공동 제1저자인 루 치우(Li Qui) IBS 다차원 탄소재료 연구단 연구원(UNIST 박사과정생)은 “메탄분자와 불소가 반응해 생긴 기체들은 매우 분극화 돼 있어 더 쉽게 분해되고 이로 인해 탄소 공급이 가속화돼 더 빠르게 그래핀을 성장시킬 수 있는 것”이라고 설명했다.<br><br>새로 개발한 기술은 그래핀을 분당 12㎜의 속도로 빠르게 성장시켰다. 이는 지금까지 보고된 그래핀 성장 최고속도였던 분당 3.6㎜ 보다 3배 이상 빠른 속도다. 가령 기존에 면적 10㎠ 그래핀 제조에 10분이 소요됐다면 개발된 기술로는 이 시간을 3분 정도로 단축할 수 있는 셈이다.<br><br>연구진은 이 기술을 대표적인 2차원 부도체 물질인 육방정계 질화붕소(h-BN)와 반도체 물질인 텅스텐이황화물(WS2) 성장에도 적용해 본 결과 그래핀과 마찬가지로 주입된 불소가 성장속도를 크게 단축함을 확인했다. 불소가 다양한 2차원 소재들의 성장 속도를 가속하는 상용화의 열쇠임을 증명했다.<br><br>펑딩 그룹리더는 “2차원 물질의 성장 과정에서 불소를 국소적으로 주입하는 간단한 방식으로 상용화의 걸림돌이 되던 성장속도 문제를 해결했다”며 “불소와 같은 반응성이 좋은 물질들로 다양한 2차원 물질을 더 향상된 속도로 합성할 수 있을 것”이라고 말했다.<br><br>이번 연구 결과는 세계적인 학술지인 네이처 케미스트리(Nature Chemistry)에 7월 16일 0시(한국 시각) 게재됐다.<br><br>이연호 (dew9012@edaily.co.kr)<br><br>네이버 홈에서 ‘이데일리’ 뉴스
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<em class="img_desc">영국 킹스칼리지 런던과 미국 노스캐롤라이나대 등 공동연구팀은 거식증이라고 불리는 병인 신경성 식욕부진증과 관련된 유전적인 변이 8가지를 발견했다. 게티이미지뱅크 제공</em></span> 거식증이 유전적인 요인에 따른 정신질환이라는 연구결과가 나왔다. <br> <br> 영국 킹스칼리지 런던과 미국 노스캐롤라이나대 등 공동연구팀은 거식증이라고 불리는 병인 신경성 식욕부진증과 관련된 유전적인 변이 8가지를 발견해 연구결과를 국제학술지 '네이처 지네틱스' 16일자에 발표했다.<br> <br> 신경성 식욕부진증은 자신이 과체중이거나 비만이라고 생각해 식욕을 잃거나 억지로 먹지 않아 체중이 비정상적으로 감소하는 병이다. 생명을 위협할 정도로 심각한 병이지만 지금까지 뚜렷한 원인이 밝혀지지 않아, 사회적 또는 심리적인 요인에 따른 식이장애 정도로 생각됐다. 남성의 0.2~0.4%, 여성의 1~2%가 겪는 것으로 알려졌다.<br> <br> 연구팀은 북아메리카와 유럽, 오스트레일리아 등 17개 국가에 걸쳐 건강한 성인 5만 5525명과 신경성 식욕부진증을 겪고 있는 성인 1만 6992명을 대상으로 키와 체중, 유전정보 등을 비교 분석했다. <br> <br> 그 결과 건강한 사람과 비교해 신경성 식욕부진증을 겪고 있는 사람에게서 유전적 변이 8개를 공통적으로 발견했다. 이 유전자들은 주로 정신질환인 우울증과 강박장애, 불안장애, 조현병에 관여했다. 하지만 놀랍게도 비만이나 BMI(체중을 키의 제곱으로 나눈 신체질량지수)와는 관련이 없었다.<br> <br> 연구를 이끈 제롬 브린 영국국립보건연구원 생의학연구센터장(킹스칼리지 런던 정신의학, 심리학및뇌과학센터 교수)은 "지금까지 신경성 식욕부진을 날씬한 체형을 과도하게 추구하는 식이장애 정도로만 여겼지만 이번 연구를 통해 우울증, 강박장애와 같은 정신질환이라는 사실이 밝혀졌다"며 "이 8가지 유전적 변이를 마커로 활용하면 효과적인 치료 방법을 개발할 수 있을 것"이라고 기대했다. <br><br>[이정아 기자 
