새로운 탄소 구조를 가진 펜타-그래핀

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-02-09

버지니아 커먼웰스 대학(Virginia Commonwealth University), 북경 대학(Peking University), 도후쿠 대학(Tohoku University)의 연구진은 “펜타-그래핀(penta-graphene)”이라고 불리는 새로운 탄소 구조를 발견했다. 이 펜타-그래핀은 카이로의 거리에서 발견되는 오각형 타일 패턴과 유사하고, 매우 얇은 탄소 시트로 구성되어 있다. 새롭게 발견된 재료인 펜타-그래핀은 카이로 타일과 닮은 탄소 오각형의 단일 층이고 동적, 열적, 기계적으로 안정적이다. “발견된 탄소의 가장 중요한 세 가지 형태는 플러렌(fullerene), 나노튜브, 그래핀이다. 그들은 독특한 구조를 가진다. 펜타-그래핀은 이런 범위에 속하게 될 것”이라고 Puru Jena가 말했다. 이 연구는 저널 Proceedings of the National Academy of Sciences에 게재되었다. “나는 오각형을 가진 패턴을 발견했고, 탄소로 이런 구조를 만들 수 있을 것이라고 생각했다. 이 구조는 안정적이고 너무나 아름답지만 매우 간단하다”고 Puru Jena가 말했다. 대부분의 탄소 형상은 육방정계의 빌딩 블록으로 만들어진다. 종종 오각형이 산재되어 있다. 펜타-그래핀은 오각형만으로 구성된 독특한 2차원 탄소 동소체이다. 이번 연구진은 컴퓨터 모델링을 사용해서 펜타-그래핀의 합성을 시뮬레이션했다. 이 연구결과는 이 재료가 특정 분야에서 그래핀보다 더 우수하다는 것을 보여주었다. 펜타-그래핀은 기계적으로 안정적이고, 매우 높은 강도를 가지고, 1,000켈빈 온도를 견딜 수 있다. “당신은 다이아몬드가 영원하다고 알고 있나? 이것은 다이아몬드를 흑연으로 전환하는데 많은 에너지가 필요하기 때문”이라고 Jena가 말했다. “펜타-그래핀도 다이아몬드와 유사하다”고 Jena가 덧붙였다. 펜타-그래핀은 몇 개의 흥미롭고 특이한 특성들을 가진다. 예를 들어, 펜타-그래핀은 반도체인데, 그래핀은 전기 전도체이다. “당신은 그래핀을 말 면 금속성 또는 반도체성을 가진 탄소 나노튜브를 만들 수 있다”고 Jena가 말했다. “또한 펜타-그래핀도 나노튜브를 만들 수 있지만, 이것은 향상 반도체성을 가진다”고 Jena가 덧붙였다.  이 재료가 신장되는 방법은 매우 특이하다고 이번 연구진은 말했다. “당신이 그래핀을 늘리면, 이것은 늘리는 방향을 따라 늘어나고 수직 방향으로 축소된다”고 Wang은 말했다. “그러나 당신이 펜타-그래핀을 늘리면, 이것은 두 개의 방향으로 늘어날 것”이라고  Wang은 덧붙였다. 이 재료의 기계적 강도는 매우 흥미로운 기술 분야에 매우 유용하게 적용될 수 있을 것이다. 또한 펜타-그래핀의 특성들은 전자장치, 생의학, 나노기술 등에 적용될 수 있게 할 것이다. 다음 단계는 펜타-그래핀을 합성하는 것이다. “당신이 이것을 만든다면, 이것은 매우 안정적이게 될 것이다. 그래서 이것을 어떻게 만들 것인가에 대한 의문이 들 것이다. 이번 논문에서, 우리는 몇 가지 아이디어를 제공했다. 현재, 이 프로젝트는 이론적이다. 이것은 컴퓨터 모델링을 기반으로 했지만, 우리는 이것이 곧 구현될 수 있을 것이라고 믿고 있다. 그리고 당신이 이것을 만들면, 탄소 과학의 완전히 새로운 길을 열 수 있을 것이다. 오각형으로만 만들어진 2차원 탄소는 이전에 결코 알려지지 않았다”고 연구진은 말했다. 이 연구결과는 저널 Proceedings of the National Academy of Sciences에 “Penta-graphene: A new carbon allotrope”라는 제목으로 게재되었다. 그림. 새롭게 개발된 펜타-그래핀의 이미지. 이 펜타-그래핀은 동적, 열적, 기계적으로 매우 안정적이다. noname01.bmp http://www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=38926.php