전체기사 최신뉴스 GAM 라씨로
KYD 디데이
산업 전기·전자

속보

더보기

KAIST, 포도당 기반의 그래핀 양자점 합성 기술 개발

기사입력 : 2019년07월30일 15:36

최종수정 : 2019년07월30일 15:36

포도당 전구체의 단결정 육각형 그래핀 양자점 합성 기술 구현

[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = KAIST 생명화학공학과 박오옥 교수 연구팀이 30일 포도당을 기반으로 한 그래핀 양자점의 합성 기술을 개발했다. 이를 이용해 안정적인 청색 빛을 내는 그래핀 양자점 발광소자를 제작하는 데 성공한 것. 

그래핀(Graphene)은 현존하는 소재중 특성이 가장 뛰어난 소재로써, 투명성이 높고 상온에서 구리보다 100배 많은 전류를, 실리콘보다 100배 빨리 전달할 수 있다. 뿐만 아니라 열 전도성이 최고라는 다이아몬드보다 2배 이상 높다. 기계적 강도도 강철보다 200배 강하지만 신축성이 좋아 늘리거나 접어도 전기전도성을 잃지 않는다. 흑연 (Graphite)을 소재로 해 그래핀으로 불린다. 

양자점은 물질의 크기가 나노미터로 줄어들 경우 전기적 · 광학적 성질이 크게 변하는 반도체 나노 입자를 말한다.

연구팀은 그래핀 양자점을 발광체로 응용해 디스플레이를 제작했고, 현 디스플레이 분야의 난제인 청색 발광을 구현하면서 안정적인 전압 범위에서 발광하는 것을 확인했다.

이석환 박사과정이 1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 '나노 레터스(Nano Letters)' 7월 5일 자 온라인판에 게재됐다. (논문명 : Synthesis of Single-Crystalline Hexagonal Graphene Quantum Dots from Solution Chemistry)

포도당 반응 중간체로 부터의 단결정 그래핀 양자점의 생성 기작 모식도 [자료=카이스트]

◆ 기존 그래핀, 반도체 적용하기 어려워

그래핀은 우수한 열, 전기 전도도와 투명도를 가져 차세대 전자재료로 주목받고 있지만, 단층 및 다층 그래핀은 도체의 특성을 가져 반도체로 적용하기 어려운 단점이 있다. 

하지만 그래핀을 작은 나노 크기로 줄이게 되면 반도체의 특성인 밴드갭을 가져 발광특성을 보이게 돼 활용할 수 있게 된다. 이를 그래핀 양자점이라 한다.

기존 단결정 그래핀은 구리-니켈 기반 금속 박막 위에 화학 기상 증착법(CVD)을 이용하거나 흑연을 물리·화학적 방법으로 벗겨내는 기술로 만들었다. 물리·화학적 방법으로 제작한 그래핀은 결함이 매우 많아 순수한 단결정의 특성을 가지지 못하는 단점이 있었다.

◆ 연구팀 개발 그래핀 양자점...기존과 달리 우수한 합성 과정 보여

연구팀이 개발한 그래핀 양자점은 기존과는 매우 다른 우수한 합성 과정을 보였다. 포도당 수용액에 아민과 초산을 일정 비율로 혼합해 반응 중간체를 형성하고 이를 안정적인 용액으로 구현했다.

이후 형성된 중간체의 자가조립을 유도해 단결정의 그래핀 양자점을 용액상으로 합성하는 데 성공했다. 연구팀은 이 과정에서 기존의 복잡한 분리 정제법을 개선한 저온 침전 분리법을 개발했다.

연구팀의 이번 합성 기술은 단일상(single phase) 반응을 통해 균일한 핵 성장(homogeneous nucleation)반응을 최초로 유도했다는 의의가 있다.

박 교수 연구팀은 이번 연구를 통해서 수 나노미터에서 100 나노미터 수준의 단결정 크기를 원하는 대로 조절 가능한 용액상 합성 기술을 개발했다.

박오옥 교수는 "최초로 개발된 단결정 그래핀 양자점 용액 합성법은 그래핀의 다양한 분야 접목에 크게 기여할 것"이라며 "이를 잘 응용하면 유연 디스플레이 또는 베리스터와 같은 반도체 성질을 갖는 그래핀의 역할이 제시될 것"이라고 말했다.

한편 이번 연구는 고려대학교 화공생명공학과 임상혁 교수 연구팀과 공동으로 진행됐으며, 한국과학연구재단의 나노원천 과제, 한국전자통신연구원의 나노물질 기술 연구 과제, KAIST EEWS 과제, 대한민국 정부 BK21+ 사업의 지원을 받아 수행됐다. 

swiss2pac@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
尹 지지율 35.2% 제자리걸음…'동해 석유' 발표 별무신통 [서울=뉴스핌] 박성준 기자 = 윤석열 대통령의 지지율이 소폭 상승해 30%대 중반을 기록했다는 여론조사 결과가 13일 발표됐다. 종합뉴스통신 뉴스핌 의뢰로 여론조사 전문업체 미디어리서치가 지난 10~11일 전국 만 18세 이상 남녀 1001명에게 물은 결과 윤 대통령의 국정운영에 대한 긍정평가는 35.2%로 집계됐다. 부정평가는 62.2%로 나타났다. '잘 모름'에 답한 비율은 2.6%다. 지난 조사 대비 긍정평가는 0.1%포인트(p) 상승했고 부정평가는 0.6%p 하락했다. 긍정평가와 부정평가 간 격차는 27.0%p다. 연령별로 보면 40대에서 긍·부정 평가 격차가 극명하게 드러났다. 만 18세~29세에서 '잘함'은 26.5% '잘 못함' 72.1%였고, 30대에서는 '잘함' 32.3% '잘 못함' 64.4%였다. 40대는 '잘함' 22.5% '잘 못함' 75.3%, 50대는 '잘함' 32.3% '잘 못함' 66.5%로 집계됐다. 60대는 '잘함' 45.5% '잘 못함' 51.4%였고, 70대 이상에서는 '잘함'이 55.0%로 '잘 못함'(40.1%)보다 높게 나타났다. 지역별로는 서울 '잘함' 37.0%, '잘 못함'은 60.1%로 집계됐다. 경기·인천 '잘함' 32.6% '잘 못함' 66.2%, 대전·충청·세종 '잘함' 34.8% '잘 못함' 63.6%, 부산·울산·경남 '잘함' 35.7% '잘 못함' 59.9%로 나타났다. 대구·경북은 '잘함' 51.9% '잘 못함' 45.6%, 전남·광주·전북 '잘함' 21.9% '잘 못함' 75.1%로 나타났다. 강원·제주는 '잘함' 38.0% '잘 못함' 54.6%로 집계됐다. 성별로도 남녀 모두 부정평가가 우세했다. 남성은 '잘함' 32.4% '잘 못함' 65.7%, 여성은 '잘함' 38.0% '잘 못함' 58.8%였다. 김대은 미디어리서치 대표는 윤 대통령 지지율 결과에 대해 "포항 영일만 앞바다의 석유, 천연가스 매장 가능성 국정브리핑과 북한의 오물풍선 살포로 인한 9·19 군사합의 파기 등의 이슈를 거치면서 지지율 반등을 노릴 수 있었다"며 "그러나 액트지오사에 탐사 분석을 맡긴 배경에 대한 의혹이 증폭되고 있고, 육군 훈련병 영결식에 참석하는 대신 여당 워크숍에 가는 모습 등 때문에 민심이 움직이지 않았다"고 평가했다. 차재권 부경대 정치외교학과 교수는 "앞으로 큰 이슈가 발생하지 않는다면 지지율은 떨어지지도, 올라가지도 않을 것 같다"며 "많은 국민이 기대도 하지 않고 그렇다고 아예 버리지도 못하고 있는 상황으로 보인다. 지지율이 올라가려면 획기적 변화가 있어야 한다"고 분석했다. 이번 여론조사는 성·연령·지역별 인구비례 할당 추출 방식으로 추출된 표본을 구조화된 설문지를 이용한 무선(100%) ARS 전화조사 방식으로 실시했으며 응답률은 3.4%, 표본오차는 95% 신뢰수준에 ±3.1%p다. 통계보정은 2024년 1월말 행정안전부 주민등록 인구통계를 기준으로 성별 연령별 지역별 가중 값을 부여(셀가중)했다. 자세한 내용은 중앙선거여론조사심의위원회 홈페이지를 참조하면 된다. parksj@newspim.com 2024-06-13 06:00
사진
서울대병원, 오늘부터 무기한 휴진...수술장 가동률 '62.7%→33.5%' [서울=뉴스핌] 조준경 기자 = 17일부터 서울대학교병원 산하 4개 병원(서울대병원, 분당서울대학교병원, 서울특별시보라매병원, 강남센터)이 무기한 전면 휴진에 들어간다. 의료계에 따르면 해당 병원 교수 중 절반이 넘는 529명(54.7%)이 무기한 휴진에 참여한다. 수술장은 33.5%만 가동될 것으로 예상된다. [서울=뉴스핌] 조준경 기자 = 서울대학교 병원 서울대학교 의과대학-서울대학교병원 교수협의회 비상대책위원회(비대위)는 이날부터 22일 사이 외래 휴진 또는 축소, 정규 수술·시술·검사 일정 연기에 나선 교수는 529명이라고 밝힌 바 있다. 20개 임상과 전체가 휴진에 참여한다. 수술장이 있는 3개 병원의 수술장 가동율은 현재 62.7%에서 33.5%로 감소할 전망이다. 비대위 및 병원 집행부는 지난 16일 오전 국회 보건복지위원회 소속 야당 의원들과 서울 종로구 서울대학교병원에서 면담을 진행했으나 별다른 해결책은 나오지 않았다. 복지위 야당 간사인 강선우 더불어민주당 의원에 따르면 비대위는 의정갈등 해결에 복지위가 적극 나서달라고 요청했다. 특히 비대위는 ▲전공의에 대한 행정조치 취소 ▲상설 의정 협의체 구성 ▲의대 정원 관련 의료계와 논의 진행 등 3가지 요구사항을 전달했다.  대한의사협회도 같은 날 3개 요구안(▲의대정원 증원안 재논의 ▲필수의료 정책패키지 쟁점 사안 수정·보완 ▲정부의 일방적인 전공의·의대생 관련 모든 행정명령 및 처분 즉각 소급 취소, 사법 처리 위협 중단)을 정부에 제출하며 대화를 촉구했으나, 정부는 "의협이 불법적인 전면 휴진을 전제로 정부에게 정책 사항을 요구하는 것은 적절하지 않다"며 이를 거절했다. 이에 따라 오는 18일 전체 의료계의 전면 휴진을 비롯한 총궐기대회가 예정대로 진행될 전망이다. 한편 서울대병원에 이어 세브란스병원·강남세브란스병원·용인세브란스병원 소속 교수들도 오는 27일부터 응급·중증환자 진료를 제외한 무기한 휴진에 돌입의 뜻을 밝힌 바 있다. 삼성서울병원 등 성균관의대 교수 비상대책위원회도 무기한 휴진에 대해 논의할 전망이다. 서울성모병원과 서울아산병원 의대 교수들도 추가 휴진 여부를 논의 중인 것으로 관측되고 있다. calebcao@newspim.com 2024-06-17 07:21
안다쇼핑
Top으로 이동