포스텍 팀, 금속원자 에너지 측정 통해 나노 파악법 개발
포스텍 팀, 금속원자 에너지 측정 통해 나노 파악법 개발
  • 대구신문
  • 승인 2009.01.08 18:53
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우주에서 가장 얇은 물질로 잘 알려진 그라핀(Graphene)으로 만든 나노리본의 가장자리 모양을 원자 현미경을 사용하지 않고도 파악할 수 있는 방법이 발견됐다.

포스텍 물리학과 지승훈(42ㆍ사진) 교수ㆍ박사과정 최선명(사진)씨 연구팀은 그라핀 나노리본에 붙은 금속원자의 에너지를 측정해 나노리본 가장자리의 모양을 파악하는 방법을 발견하고 피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters) 최신호를 통해 발표했다.

흑연에서 분리되는 그라핀은 하나의 원자층을 가진 안정적인 2차원적 물질이다. 수송을 전담하는 전하가 그라핀 층 가장자리의 탄소원자 배열에 따라 도체와 반도체 성질을 나타내면서도 두께가 원자 한개 수준에 불과해 초소형 나노소자로서의 응용 가능성이 높다.

그라핀의 가장자리 모양은 소자로 활용될 때 전자장치의 성질에 영향을 미칠 수 있어 탄소원자 배열을 규명하는 것은 필수적인 연구이지만 두께가 너무 얇아 가장자리의 원자 배열은 지금까지 알아낼 방법이 없었다.

지 교수팀은 그라핀으로 만든 나노크기의 리본에 금속 원자를 떨어뜨리고 그라핀 표면의 흡착에너지를 양자계산으로 파악, 가장자리 탄소원자의 배열에 따른 에너지 변화를 연구했다.

그 결과 가장자리 탄소원자 배열이 지그재그 형태의 특정한 모양을 가질 때만 금속 원자가 가장자리로 이동해 ‘원자선’을 만들어낸다는 것을 밝혀내고 이를 이용, 그라핀 가장자리의 원자배열을 파악할 수 있다는 사실을 발견했다.

또 가장자리 탄소원자도 제어할 수 있다는 사실을 밝혀내 새로운 ‘스핀절류 제어장치’의 모형도 제시했다. 나노리본 가장자리의 탄소원자는 일정한 방향으로 정렬되어 있는데 금속원자가 가장자리로 이동해 원자선을 이루면 이같은 스핀 정렬 현상은 없어지는 현상을 이용하면 차세대 소자로 활용할 수 있는 스핀절류 제어장치가 만들어질 수 있다고 밝혔다.
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