▲(사진제공=UNIST) 왼쪽부터 박정원 하버드대 교수,이훈경 건국대 교수, 이원철 동경대 박사, 김관표 UNIST 교수, 정후영 UNIST 교수

(CNB=권이재 기자)  한미일 3국에서 연구 중인 한인 과학자들이 머리카락보다 얇은 극미세선이 그래핀 박막 위 저절로 자라는 현상을 세계 최초 발견했다.

▲(사진제공=UNIST) 제작된 무기물질 나노와이어의 전자현미경 사진

이번 연구결과는 기존 학설을 뒤집는 것으로 학계의 주목을 받았다. 그래핀의 표면은 화학적으로 매우 안정되어 있어 표면 위 무기물질의 자가정렬이나 조립이 불가능했기 때문이다.

이원철 동경대 박사, 김관표 UNIST(총장 조무제) 교수, 박정원 하버드대 박사, 이훈경 건국대 교수, 정후영 UNIST 교수가 주도한 공동연구팀이 무기물질인 '나노와이어(Nanowire)' 가 그래핀 박막 결에 따라 정렬돼 조립됨을 세계 최초로 규명했다.

▲(사진제공=UNIST) 그래핀 위에 정렬된 무기물질 나노와이어와 그래핀 나노리본의 상상도

'나노와이어' 는 지름이 1나노미터(1나노미터는 10억분의 1미터) 정도의 극미세선으로 우수한 전기, 광학, 화학적 물성을 가져 반도체, 에너지, 생물 및 의학 분야에서 응용 가능하다.

공동연구팀은 그래핀과 금 입자를 산성 반응용액에 넣을 경우 무기물질인 '시안화 금(AuCN)' 이 그래핀의 '지그재그(zigzag)' 한 결에 따라 '나노와이어' 형태로 스스로 조립돼 자라는 사실을 발견했다.

나아가 공동연구팀은 플라즈마를 이용해 나노와이어가 조립되지 않은 부분을 제거해 리본 형태를 가진 '그래핀 나노리본' 을 개발했다. '그래핀 나노리본' 은 기존 그래핀보다 뛰어난 전기적 특성을 가져 반도체 및 스핀 소자로 각광받았으나 제작이 어려웠다.

김관표 UNIST 교수는 "이번 연구 성과는 그래핀과 무기물질 사이의 새로운 상호작용을 실험적 및 이론적으로 제시해 큰 의미를 가진다" 며 "차세대 반도체 및 스핀 소자로 각광받는 '그래핀 나노리본' 제조까지 가능해 산업적 응용성 또한 확보했다" 고 말했다.

이번 연구결과는 나노 연구 분야의 세계 최고 권위지인 '네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology)' 에 24일(화, 한국시간 기준) 발표됐다. 논문명은 'Graphene-templated directional growth of an inorganic nanowire' 이다.