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  • "A film about graphene" directed by Karin Wegsjö. © The Nobel Museum 2014

  • 그래핀이란 ?

    그래핀(Graphene)이란 탄소 원자 한 층으로 이루어진 벌집 형태 구조를 가진 소재를 말합니다. 과학자들이 그래핀에 열광하는 이유는 그래핀의 놀라운 성질 때문입니다. 그래핀의 인장강도는 1020 Gpa인 강철보다 100~300배 정도 강하고, 실온에서 그래핀의 열전도성은 5300 W·m−1·K−1 정도로 다이아몬드보다 우수함을 보입니다. 또한 그래핀은 전기 전도성이 뛰어나고 유연하며 투명한 성질까지 가지고 있습니다.(전자이동도 ≥ 15,000 cm2·V−1·s−1 , 투과도 97.9%) 뿐만 아니라 그래핀의 두께는 종이보다 백만 배 얇은 원자 1층(0.33 nm)이기 때문에, 그래핀은 무게도 매우 가볍다고 할 수 있습니다. (0.77 mg/m2)

    그래핀 샘플 보러가기

그래핀의 존재는 오래 전부터 알려져 있었고 과학자들은 수 십년 동안 그래핀을 만들어내기 위해 연구 해왔습니다. 1962년에 과학자들은 연필심이나 흑연을 응용하여 극소량의 그래핀을 만들어 전자현미경을 통해 처음으로 관측을 했으나 그 이상의 연구는 이루어지지 않았습니다. 그 후 2004년 맨체스터 대학의 안드레 가임과 노보셀로프 교수가 스카치 테이프를 이용해 벗겨냄으로 인해 그래핀은 재조명 되었습니다. 2005년 9월, 콜롬비아 대학의 김필립 교수는 안드레 가임 교수와 동시에 그래핀의 양자홀 효과(Quantum Hall Effect)에 대해 발표하였고, 2007년에는 두 그룹이 함께 실온에서 그래핀의 양자홀효과에 대한 연구 논문을 발간하였습니다. 그리고 2010년, 가임교수와 노보셀로프 교수는 2차원 물질인 그래핀을 발견했다는 획기적인 공로를 인정받아 노벨 물리학상을 수상하게 됩니다. 그래핀이 발견된 이 후, 전 세계에서 그래핀 연구에 앞다투어 뛰어들고 있습니다. 그래핀은 ‘꿈의 물질’로 불리우며 앞으로 플렉서블 디스플레이, 고효율 태양전지, 전도성 잉크, 스마트 윈도우 등 다양한 분야에 응용 가능할 것으로 전망하고 있습니다.

그래핀의 7대 특성

  • 강철보다 200배 이상 강한 강도 (인장력 ~130 GPa, 강도 ~1.1 TPa)
  • 뛰어난 전기 전도도 (저항 10 ohm/cm, 전자이동도 40.000 cm .v-1 .s-1)
  • 뛰어난 열 전도성 (5300 W.m-1.K-1)
  • 높은 투과도 (97.7 %)
  • 원자 1층의 얇은 두께 (0.33 nm)
  • 넓은 표면적 (2630 m2/g)
  • 초경량 (0.77 mg/m)

탄소 나노튜브(Carbon Nanotube) 탄소나노튜브는 동소체로 벌집 구조의 탄소가 기둥 모양으로 말려있는 형태를 하고 있습니다. 탄소 나노튜브는 그 종류가 여러가지 있는데 탄소 벽의 개수에 따라서 Single-walled, Double-walled, Multi-walled로 나뉘어집니다.

풀러렌(Fullerene) 탄소 원자가 구, 타원체, 원기둥 모양으로 배열된 분자를 통칭하는 말입니다. 주로 탄소 원소 60개가 축구공 모양으로 결합하여 생긴 C60을 말합니다.

흑연(Graphite)그래핀 층이 판형으로 배열된 3D 결정구조 물질입니다.

그래핀(Graphene) 탄소의 동소체로 육각형 구조의 탄소가 원자 1층으로 배열된 2차원 물질입니다.