‘꿈의 신소재’ 그래핀으로 노벨상 받은 가임 英교수, 극저온서 전류 통하는 그래핀 개발

상온서 작동땐 컴퓨터 등 활용 가능

‘꿈의 신소재’로 불리는 그래핀을 처음 발견해 2010년 노벨 물리학상을 받으며 일약 스타덤에 오른 안드레 가임 영국 맨체스터대 교수(사진)가 새로운 그래핀 논문 2편을 같은 날 학술지 2개에 각각 발표했다.

가임 교수팀은 ‘화이트 그래핀(white graphene)’ 위에 그래핀을 올려놓은 뒤 그래핀의 성질을 조사한 결과 영하 253도의 극저온에서 10mV(밀리볼트·1mV는 1000분의 1V)의 전류가 흐르는 현상을 발견했다.

화이트 그래핀은 탄소원자들이 벌집 모양으로 연결된 그래핀에서 탄소 대신 붕소와 질소를 채워 넣은 것으로 하얗게 보여 화이트 그래핀으로 불린다.

특히 연구진은 화이트 그래핀 위에 놓인 그래핀이 마치 반도체처럼 스위치를 누를 때만 전류를 흘린다는 사실을 발견했다. 이 연구 결과는 ‘사이언스 익스프레스’ 11일자에 실렸다.

손영우 고등과학원 교수는 “화이트 그래핀 위에 그래핀을 정교하게 배치하는 기술은 가임 교수팀만 보유하고 있다”며 “화이트 그래핀 위에서는 그래핀의 전기적 특성이 달라진다는 사실을 처음 증명했다”고 설명했다.

가임 교수는 “지금은 극저온에서만 반도체 성질을 나타내지만 앞으로 상온에서 반도체 성질을 구현해 낸다면 컴퓨터 등 전자기기에 광범위하게 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.

한편 가임 교수팀은 그래핀에 산소를 붙인 ‘그래핀옥시드’를 페인트로 활용할 수 있다는 연구 결과를 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 11일자에 발표했다. 금속과 벽돌 표면을 그래핀옥시드로 코팅하자 극한 조건에서도 코팅이 벗겨지지 않고 유지됐다. 그래핀옥시드는 무색투명해 안경 렌즈 코팅에도 활용할 수 있는 것으로 나타났다.

신선미 동아사이언스 기자 vamie@donga.com