그래핀에 대한 새로운 연구 결과

2차원 재료는 전자공학과 포토닉스 분야에서 혁명적인 발전을 약속하지만, 가장 유망한 후보 중 상당수는 공기에 노출된 지 몇 초 만에 분해되므로 연구나 실제 기술 통합에 사실상 부적합합니다. 전이금속 디할로겐화물은 매우 매력적이면서도 도전적인 종류의 재료입니다. 예측된 특성은 차세대 장치에 적합하지만 공기 중 반응성이 매우 높기 때문에 기본 구조의 특성화를 방해하기도 합니다.

맨체스터 대학교 국립 그래핀 연구소(National Graphene Institute)의 연구원들은 반응성이 높은 물질이 공기와 접촉 시 분해되는 것을 방지하는 그래핀으로 밀봉된 TEM 샘플을 생성하여 단층 전이 금속 이요오드화물의 원자 해상도 이미징을 처음으로 달성했습니다.

ACS Nano에 발표된 이 연구는 그래핀 내에 결정을 완전히 캡슐화하면 원자적으로 깨끗한 인터페이스를 유지하고 수명이 몇 초에서 몇 달로 연장된다는 것을 보여줍니다.

이 기능은 *Nature Electronics* 팀이 이전에 개발하고 보고한 무기 스탬프 전사 방법의 개선에서 비롯되었으며, 이는 안정적이고 밀봉된 샘플을 생산하기 위한 기반을 마련합니다.

전송 기술 개발 및 관련 샘플 준비에 참여한 Wendong Wang 박사는 "처음에는 이러한 물질을 처리하는 것이 공기에 노출된 지 몇 초 만에 완전히 파괴되어 전통적인 준비 방법을 사용할 수 없게 되었기 때문에 거의 불가능했습니다."라고 설명했습니다. "우리의 방법은 불필요한 전송 단계 없이 샘플을 보호합니다. 몇 시간뿐만 아니라 몇 달 동안 보존할 수 있는 샘플 준비가 가능하고, 다른 기관 간에 국제적으로 전송될 수 있어 2차원 재료 연구 분야의 주요 병목 현상을 해결합니다."

"일단 안정된 샘플을 준비할 수 있게 되자 우리는 가장 얇은 샘플에서 광범위한 국지적 구조 변화, 원자 결함 역학 및 가장자리 구조 진화를 식별하는 것을 포함하여 이러한 물질에 대한 몇 가지 흥미로운 관찰을 할 수 있었습니다."라고 이 작업을 위한 투과 전자 현미경 이미징 및 분석을 주도한 Gareth Teton 박사는 말했습니다.

맨체스터 대학의 사진

"2차원 재료의 구조는 그 특성과 밀접한 관련이 있습니다. 따라서 다양한 결정의 구조(단층에서 벌크 두께까지)와 결함 거동을 직접 관찰할 수 있으면 이러한 재료에 대한 추가 연구에 대한 정보를 제공하여 기술 분야에서 잠재력을 발휘할 수 있을 것으로 기대됩니다."

연구를 주도한 국립그래핀연구소(National Graphene Institute)의 로만 고르바초프(Roman Gorbachev) 교수는 "나를 가장 흥분시키는 것은 이 연구가 이전에 접근할 수 없었던 과학 분야를 열었다는 점이다. 우리는 이론적으로 많은 활성 2차원 물질이 전자, 광전자공학, 양자 응용 분야에서 뛰어난 성능을 가지고 있다는 것을 알고 있지만 실험실에서 이러한 예측을 검증하기 위한 안정적인 샘플을 얻을 수 없었다"고 말했다.