UNIST(총장 정무영)는 김병수·권오훈 자연과학부 화학과 교수 공동 연구팀이 그래핀에 탄소나노링이 도입된 '하이브리드 탄소 구조체'를 개발했다고 1일 밝혔다. 

그래핀 같은 기존 탄소나노물질은 빛을 받으면 파란색 계열의 형광(빛 자극을 받아 특정색을 내뿜는 현상)이 보인다. 하지만 파란색 형광은 세기가 약해 센서나 광전자 소자 등으로 활용하기 어렵다. 

연구팀은 하이브리드 탄소 주조체인 탄소나노링을 그래핀 표면 위에 붙였다. 탄소나노링은 시트르산을 가열시켜 탄화시키면 만들어지는 물질로, 연구팀은 시트르산과 그래핀을 동시에 가열시켜 탄소가 풍부한 물질로 만드는 탄화 반응으로 하이브리드 탄소 구조체를 만들었다. 

탄소나노링은 다른 물질과 결합할 수 있는 분자(기능기)를 가지고 있다. 이들은 양성자성용매(protic solvent)에서는 양성자(H+)를 만나 쉽게 수소결합을 이룰 수 있다. 이 경우 하이브리드 탄소 구조체는 안정화된 평면(2D) 형태가 된다고 연구팀은 설명했다. 

하지만 양성자를 제공받을 수 없는 비양성자성 용매(aprotic solvent)에서는 탄소나노링에 있는 기능기들끼리 수소결합이 일어나면서 안정화 돼 탄소 구조체의 모양은 공 모양의 입체 구조가 된다.  

김병수 교수는 "용매에 따라서 탄소나노물질의 형상이 변하는 것을 명확히 보여준 최초의 연구"라며 "이번 연구를 통해 시너지 효과를 보인 하이브리드 신소재의 특성을 향상시키고 응용 분야를 확대할 것"이라고 말했다

권 교수는 "개발한 부드러운 신소재는 용매와 상호작용하면서 형태가 변하고 이에 따른 에너지 전달 매커니즘이 변하면서 발광 특성이 조절된다"며 "탄소나노물질의 광특성을 극대화하고 발광특성을 조절하는 새로운 가능성을 제시했다"고 평가했다.

이번 연구결과는 재료 분야 국제 학술지인 '어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials)'에 실렸다.