▲ 탄소 물질의 품질을 추정하고 그래핀 시스템의 물리적 및 화학적 특성을 예측하는데 중요한 결함의 위치. (출처 : 미리안).

앞으로 간단한 이미지 방법으로 대면적 탄소 표면의 결함 패턴을 확인 할 수 있을것으로 보인다.

나노위크지는 지난 8일 러시아 과학 아카데미의 젤린스키 유기화학 연구소(Zelinsky Institute of Organic Chemistry)의 연구팀은 적절한 조영제(造影劑)로 탄소 물질의 표면을 매핑함으로써 그래핀 층 위의 결함들을 가시적으로 표현하는데 성공했다고 밝혔다.

그래핀과 관련된 2차원 물질들은 매우 얇으면서 강하고 뛰어난 전기 및 열적 특성을 지니면서 중요한 화합물을 만들기 위한 연구가 한창이다.특히 그래핀은 향상된 광촉매, 고효율의 광전환, 차세대 스마트 재료로 기대감이 컸다.

하지만 그래핀에는 커다란 걸림돌이 있었는데 그래핀의 결함을 제어할 수가 없다는 점이다.

결함 없는 이상적인 그래핀 표면제조는 매우 어렵고, 결함이 다양한 크기와 형상을 지니고 있을수 있는데, 대면적 그래핀 시트의 경우 결함위치를 추적하고 재료의 품질을 확인하는데에는 오랜시간이 걸렸었다.

이에 연구진은 탄소물질 표면위의 결함영역에 선택적으로 부착되는 특정 조영제(수용성 팔라듐 복합물)을 개발했다.

연구진은 탄소표면에 결함이 있는 부분에 팔라듐(Pb)가 부착되어 전자현미경으로 손쉽게 확인이가능해졌으며 강한 반응성을 보일수록 조영제 결합이 더욱 강해진다고 밝혔다.

또한 탄소표면의 반응성 센터와 결함부위는 나노크기 이미징 방법을 통해 고해상도의 3차원 공간에매핑(mapping)이 가능해져 그래핀의 결함 구조를 알게하며 물리적 및 화학적 시스템 예측에 도움을 준다고 밝혔다.

연구진들은 “이 연구는 원자크기로 재료를 진단할 수 있는 단층 촬영분야의 새로운 가능성을 보여줬다”고 밝혔다.

한편, 연구결과는 이 연구결과는 저널 Chemical Science에 “Spatial imaging of carbon reactivity centers in Pd/C catalytic systems”라는 제목으로 게재되었다(DOI: 10.1039/C5SC00802F).