원자력연, 그래핀 양자점 건식 제조 및 패터닝 기술 개발

[충청뉴스 이성현 기자] 한국원자력연구원은 양성자과학연구잔 가속기이용연구부 하준목·여순목 박사 연구팀이 이온빔 기술을 활용한 고결정성 고순도 그래핀 양자점 건식 제조 및 패터닝 기술을 개발했다고 23일 밝혔다.

해당 기술은 그래핀 양자점을 만드는 새로운 건식 제조공정이다. 어떤 화학물질도 사용하지 않고 이온빔과 가열공정만으로 고결정성, 고순도 그래핀 양자점을 만들 수 있다. 기술개발은 과학기술정보통신부 이공학개인기초사업의 지원을 받아 진행됐다.

이번에 개발한 기술은 연구원 양성자과학연구단이 보유한 이온빔 조사시험시설을 적극 활용하는 것이 특징이다. 반도체 실리콘 기판의 원하는 부위에 금속이온빔을 조사해 철 나노입자를 생성한다.

철 나노입자는 섭씨 800도에서 1000도에 이르는 두 차례의 가열 공정을 거치며 그래핀 양자점을 합성하고, 고온 속에서 모두 증발되어 그래핀 양자점만을 남긴다.

연구진은 이 과정을 통해 불순물이 없는 순수한 그래핀 양자점을 정확한 위치에 제조하는 데 성공했다. 특히 양자점을 기판에 원하는 모양의 회로로 배치해 형성하는 패터닝까지 성공했는데 이는 세계 최초의 성과다.

하준목 선임연구원은 “인체친화적인 순수 그래핀 양자점을 어떠한 화학물질도 사용하지 않고 제조했다는 점도 중요하다”며 “중금속을 활용해 만드는 기존의 양자점을 완벽히 대체할 수 있도록 앞으로도 기술을 발전시켜 나가겠다”고 말했다.