탄소나노물질 빛깔 자유자재로 바꿔요

울산과기원 연구팀 원리 발견, 탄소나노 응용 분야 크게 넓혀

차세대 전자소재로 꼽히는 ‘탄소나노물질’의 빛깔을 자유자재로 바꿀 수 있는 원리를 국내 연구진이 발견했다. 미래형 TV 등의 기본 소자, 의료용 영상 진단기기 등 다양한 분야에 응용할 수 있을 것으로 기대된다.

울산과학기술원(UNIST) 자연과학부 화학과 김병수 권오훈 교수 공동연구팀은 그래핀과 탄소나노링, 두 개의 탄소나노물질을 합친 ‘하이브리드 탄소 구조체’를 개발했다고 1일 밝혔다.

그래핀은 강철보다 강하고 전기가 잘 통해 차세대 전자소재로 각광받고 있으나 빛을 비추면 내뿜는 형광(螢光)색은 옅은 푸른색밖에 낼 수 없어 디스플레이 소자 등으로 이용하기엔 무리가 따랐다. 연구진은 그래핀에 nm(나노미터·1nm는 10억분의 1m) 크기의 둥근 탄소분자인 ‘탄소나노링’을 합쳐 새로운 물질을 만들었다. 이 구조체는 물과 같은 일반 물질에 녹이면 그래핀과 탄소나노링의 결합이 2차원 판상구조로 바뀌며, 다이메틸포름아마이드 등의 특수 용매에 녹이면 3차원 구(球) 모양으로 변한다. 빛의 반사 각도가 변해 주황색부터 푸른색까지 다양한 색을 따라 형광색을 낼 수 있었다.

연구진은 이번 성과가 탄소나노물질의 응용 분야를 크게 넓힐 것으로 보고 있다. 김병수 교수는 “용매에 따라서 탄소나노물질의 형상이 변하는 것을 명확히 보여준 최초의 연구”라고 말했다.

이번 연구는 재료 학술지인 ‘어드밴스트 머터리얼스(Advanced Materials)’ 4월 18일자에 게재됐다.

전승민 동아사이언스 기자 enhanced@donga.com