그래핀
그래핀(graphene)은 탄소의 동소체 중 하나이다. 탄소 원자들이 각각 sp2 결합으로 연결된 원자 하나 두께의 2차원 구조로, 벤젠 형태의 탄소 고리가 벌집 형태의 결정 구조를 이룬다. 흑연의 구조는 그래핀이 겹겹이 쌓여있는 구조로 생각할 수 있다. 2010년 안드레 가임(Andre Geim) 교수와 콘스탄틴 노보셀로프(Konstantin Novoselov) 교수가 "2차원 물질 그래핀에 대한 창시적 실험"으로 노벨 물리학상을 수상했다. 위에 흑연심을 이용하여 그래핀막을 형성하던 콜롬비아대학의 김필립교수는 조금 늦게 그래핀을 얻는데 성공하게 되어 아쉽게도 노벨물리학상 수상에서 제외되었다. 그렇지만 2005년 가임 팀과 함께 그래핀의 물성과 전자적 특성을 연구하여 현대물리학의 큰 과제였던 양자홀효과를 실증해 보이는데 큰 공로를 세웠다.
목차 |
[편집] 물성
[편집] 결정 구조
sp2 결합에 의해 벤젠 형태의 육각형 고리가 2차원 방향으로 뻗어나간 모양을 하고 있으며, 이로부터 2차원 결정 구조를 갖는다.
[편집] 전기적 성질
밴드 구조상 반금속(semi-metal)로 분류되며, 그래핀의 사이즈가 일정 정도 이상 작아져서 그래핀 나노리본을 형성할 경우 밴드갭이 형성된다!.
[편집] 광학적 성질
원자 한 개 두께의 막이기 때문에 굉장히 투명한 것으로 알려져 있으며, 백색광의 경우 2.3%의 흡수율을 보인다.
[편집] 자기적 성질
양자홀 효과
[편집] 제조/합성 방법
[편집] 박리
일반적으로 쉽게 얻을 수 있는 흑연으로부터 그래핀을 떼어내는 방법이다. 상대적으로 낮은 에너지가 필요하고, 대량생산이 가능하나 넓은 면적으로 만들기 어렵고, 결함의 비율이 높다는 단점이 있다. 떼어내는 방법에 따라 물리적, 화학적 박리로 분류할 수 있다.
- 물리적 박리
- 화학적 박리
[편집] 합성
탄소원으로부터 그래핀 막을 직접 합성하는 방법이다. 상대적으로 높은 에너지가 필요하나 넓은 면적으로, 결함이 거의 없이 기를 수 있다는 장점이 있다.
