그래핀 이란?
그래핀은 네트워크처럼 육각형 모양으로 연결된 탄소 원자의 시트입니다. "방향족 탄화수소"는 분자 내에 6개의 탄소 원자로 이루어진 규칙적인 육각형 구조(벤젠 고리)를 갖는 탄화수소이다. 그래핀은 또한 방향족 탄화수소 계열 입니다. 2010 년 노벨 물리학상은 2004 년 맨체스터 대학의 Andre Geim과 Konstantin Novoselov 연구원에게 수여되었으며, 이들은 처음으로 흑연 덩어리에서 그래핀의 단층을 분리하고 고유한 특성을 설명하기 위해 노력했습니다. 그들은 접착 테이프로 흑연 조각을 집고 테이프를 떼어내는 간단한 작업을 반복하여 단일 층의 그래핀을 얻어내는데 성공했습니다.
그래핀의 특성
그래핀의 두께는 약 1 나노 미터로 매우 얇으며 가볍고 유연하며 투명합니다. 다이아몬드만큼 강하지만 유연하게 구부릴 수 있고 은보다 전기 전도성이 높으며 구리보다 전도성이 약 10배 더 높습니다. 높은 내화학성과 내열성으로 인해 실리콘과 귀금속의 대안으로 주목받고 있습니다. 동일한 탄소로 만들어진 탄소 나노 튜브와 특성이 매우 유사합니다. 예를 들어, 그래핀은 트랜지스터(채널 재료) 및 얇은 시트 모양을 활용하는 센서와 같은 응용 분야에 적합합니다.
그래핀 사용 사례
-측정용 가스 센서
그래핀은 실리콘 트랜지스터 (그래 핀 게이트 트랜지스터)의 게이트로 사용됩니다. 그래핀 게이트에 더 많은 이산화질소가 부착될수록 트랜지스터를 통해 흐르는 전류는 더 작아집니다. 따라서 공기 중에 얼마나 많은 이산화질소가 떠 있는지 알 수 있습니다. 전류의 변화를 통해 공기중에 있는 이산화질소의 양을 예측할 수 있습니다.
-그래핀 트렌지스터
현재 실리콘은 LSI에 사용되는 트랜지스터의 채널 (전기 경로)의 재료로 사용됩니다. 트랜지스터의 크기를 줄임으로써 고속 및 저전력 소비가 달성되었습니다. 그러나 얼마나 작을 수 있는지에는 한계가 있기 때문에 실리콘을 그래핀으로 대체하여 더 빠른 속도와 더 낮은 전력 소비를 가진 트랜지스터를 개발하고 있습니다. 실리콘에 비해 그래 핀은 전자 이동도가 약 100 배입니다. 그래 핀 트랜지스터가 개발됨에 따라 1V에서 작동하는 기존 실리콘 트랜지스터 대신 0.1V에서 작동 할 수 있습니다. 즉, 소비 전력은 실리콘의 1/10~100의 장점이 있습니다.따라서 그래핀을 이용해 반도체를 제작하면 기존의 실리콘 반도체 보다 전류특성이 우수하다는 장점이 있고 2D 물질을 이용한 많은 연구가 이뤄지고 있습니다. 하지만 2D 물질 특성상 대량 양산이 어렵다는 한계점이 있어 이를 극복하기 위한 연구와 또 옷, 의료등 다양한 곳에 사용가능 하도록 기술이 개발되고 있습니다.
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