특별한 장치 없이 용액 속에 녹아있는 그래핀과 나노입자들이 계면에서 스스로 조립되어 큰 면적의 그래핀 필름을 형성하도록 유도하는 새로운 방법이 국내 연구진을 통해 개발돼 재료공한 분야 권위지인 '나노레터스(NANO LETTERS)'에 게재됐다.

▲ (좌)IBS 나노물질 및 화학반응 연구단 김상욱 그룹리더, (우)심종원 연구원(제1저자)

기초과학연구원(IBS)의 나노물질 및 화학반응 연구단 김상욱 그룹리더팀(KAIST 교수)이 개발한 이번 성과는 그래핀 용액을 혼합한 물에 물과 일부 섞일 수 있는 휘발성 유기용매를 소량 첨가하여 증발시키는 매우 간단한 방법이다. 흔히 와인잔에 나타나는 '와인의 눈물'로 알려진 마랑고니 효과와 자연대류 현상을 동시에 발생시켜 10cm 지름 크기의 그래핀 필름을 형성하는 데 약 2분 정도밖에 소요되지 않는다.

이 방법은 특별히 고가의 장치를 필요로 하지 않고, 제조한 그래핀 필름의 후처리 과정에서도 별도의 분리공정이나 환원공정을 거치지 않아도 된다. 이 때문에 보다 간편하고 저렴하게 다양한 소재의 표면에 그래핀 필름을 위치시킬 수 있다는 장점이 있다.

또, 기존 나노두께의 필름 제조가 어려웠던 다양한 유기․무기 나노입자들의 단독 혹은 복합 필름 제조가 가능하고 필름 형성과정에서 그래핀에 금, 팔라듐 등의 금속 나노입자를 붙일 수 있어 다양한 특성을 갖는 나노박막의 제조 및 소재의 표면처리에 활용할 수 있다.