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  불소로 그래핀 3배 더 빠르게 만든다
상인빛  2019-07-16 05:27:37, Hit : 20
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        [머니투데이 류준영 기자] [분당 12㎜ 씩 초고속 성장…그래핀 성장속도 최고기록 갱신  ]<br><br><span class="end_photo_org"><em class="img_desc">연구진이 개발한 초고속 성장기술의 모식도<br><br>연구진은 2차원 그래핀 성장에 불소를 국소적으로 주입하는 방식의 초고속 대면적 성장기법을 개발했다. 금속불화불과 구리 박막 사이 좁은 틈에 갇힌 불소(F)는 메탄가스(CH4)를 더 쉽게 분해되는 형태의 기체로 변환시키고, 이 때문에 그래핀은 원료인 탄소를 쉽게 얻어 더 빠르게 성장할 수 있다/자료=IBS</em></span>기초과학연구원(IBS)이 주도하는 국제공동연구진이 그래핀을 기존보다 빠르게 성장시키는 방법을 개발했다. <br><br>IBS 다차원탄소재료연구단 펑딩(Feng Ding) 그룹리더(UNIST 특훈교수)팀은 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 제조시간으로 인해 사실상 상용화가 어려웠다.<br><span class="end_photo_org"><em class="img_desc">시간에 따른 그래핀의 크기 변화<br><br>시간에 따른 그래핀 크기의 성장을 보여주는 주사전자현미경(SEM) 이미지. 성장 2초 뒤(a)에 비해 5초 뒤의 크기가 확연히 커졌음을 확인할 수 있다. 그래핀은 초당 200㎛ 이상의 속도로 빠르게 성장한다/자료=IBS</em></span><br>물성이 우수한 2차원 소재를 활용하기 위해서는 제조시간 단축이 급선무인 것. 지금까지는 원료물질을 바꾸거나 온도를 조절하는 등 제조환경 자체를 바꾸는 방법이 시도됐다. 하지만 이 방식으로는 그래핀의 성장을 완전히 제어할 수 없어 근본적인 해결책이 필요했다. <br><br>공동연구진은 그 해결책으로 ‘불소’에 주목했다. 전기음성도가 높아 반응성이 좋은 불소를 합성 과정에 적용하면 2차원 소재의 빠른 합성에 유리할 것으로 예상했다. 전기음성도는 원자나 분자가 화학 결합을 할 때 다른 전자를 끌어들이는 능력을 말한다. <br><br>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>연구진은 우선 대표적인 2차원 도체물질인 그래핀 성장에 불소를 적용했다. 일반적으로 그래핀 성장에는 화학기상증착(CVD)법이 쓰인다. 이는 금속기판 표면에 메탄가스(CH4)를 주입, 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. <br><br>불소는 금속불화물과 구리 필름 사이 10~20㎛(마이크로미터‧1㎛는 100만 분의 1m)의 매우 좁은 공간에서만 머물게 된다. 불소가 다른 물질과 반응하지 않도록 일종의 장벽을 세워 가둔 것. 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 더 쉽게 분해되고, 이로 인해 탄소 공급이 가속화돼 더 빠르게 그래핀을 성장시킬 수 있는 것”이라고 설명했다.<br><br>새로 개발된 기술은 그래핀을 분당 12㎜의 속도로 빠르게 성장시켰다. 이는 지금까지 보고된 그래핀 성장 최고 속도였던 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><span class="end_photo_org"><em class="img_desc">[사진1] 펑딩 IBS 다차원 탄소재료 연구단 그룹리더(UNIST 특훈교수)/사진=IBS</em></span>연구진은 이 기술을 대표적인 2차원 부도체 물질인 육방정계 질화붕소(h-BN)와 반도체 물질인 텅스텐이황화물(WS2) 성장에도 적용했다. 그 결과, 그래핀과 마찬가지로 주입된 불소가 성장속도를 크게 단축함을 확인했다. 불소가 다양한 2차원 소재들의 성장속도를 가속하는 상용화의 열쇠임을 증명한 것이다.<br><br>펑딩 그룹리더는 “2차원 물질의 성장과정에서 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 연구성과는 국제학술지 ‘네이처 케미스트리’에 게재됐다.<br><br><!--article_split-->류준영 기자 joon@<br><br>▶이코노미스트들의 투자칼럼<br>▶조 변호사의 가정상담소  ▶더 많은 기사 보러가기   <br><br><저작권자 ⓒ '돈이 보이는 리얼타임 뉴스' 머니투데이, 무단전재 및 재배포 금지>

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        <span class="end_photo_org"></span><br>[쥐띠]<br>남의 말에 귀 기울일 때이다. 언행을 각별히 조심하라.<br><br>1948년생, 더 가지려 말고 현재 것을 잘 간수하라.<br>1960년생, 말 한마디에 천냥 빚을 갚는다 하였다.<br>1972년생, 배우자의 건강에 신경 써라. 큰 돈이 지출될 수 있다.<br>1984년생, 정주지 말라. 바람같이 왔다가 바람같이 사라질 연인이다. <br><br>[소띠]<br>성취될 듯 하면서도 왠지 불길한 징조가 있다.<br><br>1949년생, 좋은 일도 나쁜 일도 없다. 조용히 근신하라.<br>1961년생, 동쪽으로 가라. 귀인을 만나리라.<br>1973년생, 소원이 이루어지지 않는 것이 좋을 듯싶다.<br>1985년생, 여행은 될 수 있으면 떠나지 마라. 무리한 여행이 될 수 있다. <br><br>[범띠]<br>긍정적인 사고로 소원을 염원하는 것이 유리하다.<br><br>1950년생, 높은 집에 웃음소리가 끊이지 않는구나.<br>1962년생, 쥐가 창고에든 격이니 재물이 쌓일 것이다.<br>1974년생, 일에 있어서 처음엔 힘이 드나 점점 형통해질 것이다.<br>1986년생, 기회를 잃고 난 후 일을 꾀하니 허황하리라. <br><br>[토끼띠]<br>하는 일이 쉽게 이루어지고 신수가 좋다.<br><br>1951년생, 시련과 역경이 지났으니 부귀영화가 만발하는구나.<br>1963년생, 불황이 있으면 호경기가 있는 법, 많은 사람이 도우니 진정된다.<br>1975년생, 감기 조심하고 음식 삼가 해야 한다.<br>1987년생, 높은 집에 웃음소리가 끊이지 않는구나. <br><br>[용띠]<br>능력의 한계에 부딪히게 되리라. 너무 상심하지 마라. 일시적이다.<br><br>1952년생, 조급하게 행동하지 말고 때를 기다려야 한다.<br>1964년생, 백 가지의 약보다 한 사람의 기도가 필요할 때이다.<br>1976년생, 마음이 답답해지고 길이 보이지 않는다.<br>1988년생, 몸에 작은 상처를 입을 수 있다, 너무 과격한 행동은 삼가해라. <br><br>[뱀띠]<br>두 마리의 토끼를 잡으려다 둘 다 놓치는 격이라.<br><br>1953년생, 오늘 하루만이라도 욕심은 금물이다.<br>1965년생, 지난날에 귀하가 어떻게 살아왔는지 되새겨 보는 것이 좋겠다.<br>1977년생, 친구로부터 좋은 소식이 올 수도 있다.<br>1989년생, 남을 돕는 것이 곧 귀하를 돕는 것이다. <br><br>[말띠]<br>최선을 다하여 노력을 기울였는데 실패의 쓴잔을 마신다.<br><br>1954년생, 귀하가 종교인이라면 마음을 비우고 기도를 올려 보도록 하라.<br>1966년생, 결과일수도 있으니 다음 기회를 노리는 것이 좋겠다.<br>1978년생, 작은 것에 만족하는 것이 좋겠다.<br>1990년생, 여러 사람과 상의하라. 그 방법이 최선이다.<br><br>[양띠]<br>우연한 일에 손을 대였는데 그것이 자신을 명예롭게 한다.<br><br>1955년생, 작은 소원도 욕심을 두지 않으니 반드시 성취하게 된다.<br>1967년생, 귀하는 스스로 노력한 결과 하늘도 감동하여 돕는다.<br>1979년생, 계획하는 일마다 대성을 거두니 가정에 웃음이 돌아온다.<br>1991년생, 이름난 곳이 아닌 가까운 곳이라도 여행을 떠나라. <br><br>[원숭이띠]<br>귀하의 능력이 절정에 이르게 된다.<br><br>1956년생, 귀하의 재물을 노리는 자들이 있다. 각별히 주의하라.<br>1968년생, 치성을 드린 보람이 있다. 만사대길하다.<br>1980년생, 잔병치레가 많을 때이니 각별히 조심해야 한다.<br>1992년생, 주위 사람이 자기를 시기한다. <br><br>[닭띠]<br>호랑이 굴에 들어가도 정신만 바짝 차리면 된다. 마음을 굳게 다져라.<br><br>1957년생, 무리하게 하려고 하면 낭패 볼 수 있으니 우선 계획을 점검해라.<br>1969년생, 바라고만 있으면 무슨 일을 하겠는가.<br>1981년생, 부모님께 문안 전화하도록 하라.<br>1993년생, 이성과의 갈등이 생길 수 있다.<br><br>[개띠]<br>용기있는 자만이 이룰 수 있으리라.<br><br>1958년생, 밀고 나가라. 모든 조건이 좋으니 큰일을 해내리라.<br>1970년생, 우연히 재물이 귀하에게 들어온다. 어려운 사람들도 생각하라.<br>1982년생, 게으름을 삼가하고 부지런히 노력을 기울여야 하겠다.<br>1994년생, 말과 행동에 조심해라. 구설수에 오를 수 있다. <br><br>[돼지띠]<br>어려웠던 시기는 이젠 그만. 희망이 생기는 하루이다.<br><br>1959년생, 가정에 경사가 있겠다. 즐거워하라.<br>1971년생, 사람은 사람답게 살아야 한다.<br>1983년생, 이 고비만 넘기면 만사가 좋아진다.<br>1995년생, 친구들과 즐거운 시간을 자주 가져라.<br><br>제공=드림웍<br><br> ▶ 대한민국 24시간 뉴스 채널 YTN 생방송보기 <br> ▶ 네이버에서 YTN 뉴스 채널 구독하기 <br> ▶ 레알마드리드 유소년 축구캠프 with YTN PLUS <br><br>[저작권자(c) YTN & YTN PLUS 무단전재 및 재배포 금지]

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