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그래핀 차곡 차곡 쌓은 ‘이층 그래핀’ 목록

조회 : 2804 | 2014-07-16

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  이번 주 ‘사이언스’ 표지는 그래핀 구조가 장식했다. 그래핀은 열 전도율이 구리 보다 높고, 전자 이동 속도는 반도체 재료인 실리콘 보다 빨라 기존 전자소자의 기술적 한계를 극복할 수 있는 물질로 주목 받고 있다. 따라서 ‘꿈의 신소재’라는 별명을 얻었다.  
  
   그래핀은 2010년 영국 맨체스터대 안드레 가임 교수와 콘스탄틴 노보셀로프 교수에게 노벨 물리학상을 안겨 준 물질이기도 하다. 이들은 탄소 원자 한 층으로 이뤄진 그래핀을 분리한 공로를 인정 받았다.

 

  그런데 당시 한국인 그래핀 연구자인 김필립 미국 컬럼비아대 교수가 이들과 함께 노벨상을 수상하지 못해 논란이 됐다. 이번주 ‘사이언스’ 표지를 장식한 논문은 다름아닌 김 교수의 새로운 논문이다.

 

  사이언스 표지에 있는 그래핀 구조는 흔히 보던 한 층 짜리 그래핀이 아니다. 커다란 그래핀 육각 구조 밑으로 또 다른 그래핀 구조가 놓여 있는데, 이는 김 교수의 새 연구 소재인 ‘이층 그래핀’을 표현한 것이다. 이층 그래핀은 한 층 짜리 그래핀을 쌓아 만드는데, ‘그래핀은 한 층’이라는 고정관념을 깨뜨린 새로운 소재다.      
 
  김 교수팀은 이번 주 사이언스 논문에서 이 이층 그래핀의 특성을 밝혀냈다. 김 교수팀이 이층 그래핀에 강한 전기장을 주자 이층 그래핀에서는 양자홀효과(Quantum Hall Effect, QHE)와 분수양자홀효과(Fractional Quantum Hall Effect, FQHE)가 관찰됐다. 또 이로 인해 원래 자성이 없는 그래핀이 강자성(ferromagnetism)을 나타내는 상전이 현상도 보였다. 전기장의 세기를 이용하면 그래핀의 상전이 현상을 조절할 수 있다는 의미다.  

 

  김 교수의 논문과 함께 이층 그래핀 연구로 이번 사이언스 표지를 장식한 논문이 두 개 더 있다. 미국 텍사스오스틴대 연구팀은 육각 질화붕소 판에서 매우 순수한 이층 그래핀을 만드는 데 성공했고, 김 교수팀이 관찰한 이층 그래핀의 성질도 발견했다. 또 미국 하버드대와 일본 국립재료과학연구소 공동연구팀은 이층 그래핀의 분수양자홀효과로 생긴 준입자의 경우는 자기장의 영향을 받지 않는다는 연구 결과를 발표했다. 

 

 

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 이번 ‘네이처’ 표지에는 시조새 화석이 실렸다. 독일 루트비히 막시밀리안대 연구팀은 최근 11번째 시조새 화석을 발견해 발표한 것이다.


  이번 화석에는 시조새의 깃털이 잘 보존돼 있다. 화석에는 날개와 꼬리에 달린 기다란 깃털뿐 아니라 몸과 다리를 덮고 있던 짧은 깃털이 모두 남아 있다.

   

  연구팀은 “시조새 깃털은 부위별로 다양하고 그 형태도 복잡하다”
면서 “체온을 유지하고 몸을 장식하기 위한 기능 외에도 공기저항을 덜 받기 위한 기능도 있었을 것”이라고 설명했다.

 

 

※이번 주 네이처 표지에 대한 자세한 내용은

http://www.dongascience.com/news/view/4766 에 더 볼 수 있다.

 

과학동아 신선미 기자 vamie@donga.com 

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