KIMS 해외단신 102호 (2011.12.09)

그래핀센서의 성능을 향상시키는 결함

   사이언스데일리 2011년 11월 29일자 기사에서는 미국 일리노이 연구팀의 연구결과를 소개하면서 결함을 이용해 그래핀센서의 성능을 향상시킬 수 있다는 사실을 밝혔다.

   다음은 관련기사에서 발췌, 번역한 내용이다.

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   그래핀이 좋은 화학센서를 만들 수 있다는 것은 이미 증명된 사실이다. 미국 일리노이의 연구팀은 그래핀의 상태가 좋지 않을 때 센서가 잘 작동한다는 사실을 발견했다. 다시 말해 결함이 센서의 성능을 향상시킨 것이다.

   이것은 트렌지스터에 필요한 기능의 정반대 기능이라고 한다. 또한 결함이 있을수록 기능이 좋아진다는 사실을 발견한 것은 최초라고 할 수 있다.

   화학엔지니어링과 전기 엔지니어링 분야, 그리고 Dioxide Materials社의 연구원으로 구성된 연구팀은 Advanced Materials 2011년 11월 23일자에 이번 연구결과를 발표했다.

   연구팀에 따르면 이 연구의 목표는 간단한 이단자 그래핀 화학저항장치의 성능을 제한하는 것이 무엇인지를 이해하는 것이었다. 또한 CVD(chemical vapor disposition)로 쉽게 제조할 수 있는 저가의 장치를 통해 이를 연구하는 것이었다. 연구원들은 그래핀 화학저항장치의 반응이 결함의 종류와 기하학적 구조에 따라 달라진다는 사실을 발견했다.

   저항이 적은 길이 주위에 있는 전기화학센서 점결함에 흡착물질이 묶여있기 때문에 그래핀 화학저항장치는 해석 분자에 비해 감도가 떨어진다고 한다. 그 결과 점결함에서의 흡착은 장치의 전체 저항력에 영향을 미치지 못한다. 하지만 결함 주위에 전도가 쉬운 길이 존재하지 않는 마이크로미터 사이즈 선결함 실선으로 이어지는 점결함은 다르다. 그래서 흡착 후 저항력이 눈에 띄게 변한다.

   “이 기술은 성능이 더욱 좋고 가격이 저렴한 다양한 용도의 가스 센서를 개발하는데 이용될 수 있다.”고 한 연구원이 말했다.

   연구팀은 감지되는 가스가 결함부위에 증착된다는 사실을 알아냈다. 그래핀의 표면결함은 점, 주름 또는 선모양이며 선모양의 결함에서 이러한 현상이 많이 발생했다. 그 결과 선결함이 있는 그래핀 리본은 그래핀 센서와 같이 성능이 우수하다는 사실을 알게 되었고, 소재의 감도를 최대화하기 위해 선결함을 이용할 수도 있다는 사실을 밝혀냈다. 이는 감도가 좋은 저가의 화학센서를 탄소나노튜브센서보다 더 좋은 성능으로 제조할 수 있게 한다.

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