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IBS CENTER FOR MULTIDIMENSIONAL CARBON MATERIALS
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베베 꼬인 2차원 이중나선모양의 신소재 개발
 베베 꼬인 2차원 이중나선모양의 신소재 개발 약점을 기회로 활용…지금껏 보고된 적 없는 새로운 구조 탄생 ▲ 연구가 게재된 ‘나노 레터스’ 7월호 표지 사과 맛과 딸기 맛을 모두 즐길 수 있는 유명 아이스크림처럼, 베베 꼬인 형태의 새로운 소재가 개발됐다.   이종훈 기초과학연구원(IBS) 다차원 탄소재료 연구단 그룹리더(UNIST 신소재공학부 교수) 팀은 2차원 육방정계 질화붕소(h-BN, hexagonal Boron Nitride)를 이중나선 구조로 성장시키는 데 성공했다.  육방정계 질화붕소는 그래핀과 유사한 육각형 구조를 가지면서도 하얀색을 띄어 ‘화이트 그래핀’으로도 불린다. 전기가 통하지 않는 대표적인 2차원 부도체 물질이다. 열에 강하고, 방사능도 막을 수 있어 전자기기는 물론 비행기, 우주선과 같은 가볍고 열‧화학적 안정성이 요구되는 분야에 두루 활용될 것으로 기대되고 있다.  연구진은 단결정 육방정계 질화붕소를 성장시키던 중 우연히 두개의 결정이 서로 꼬이며 성장하는 ‘이중나선 육방정계 질화붕소’를 발견했다. 격자구조가 서로 반대인 두 개의 결정이 맞닿은 역위상 경계(Antiphase Boundary)에서 두 결정이 서로를 휘감으며 지금껏 보고된 적 없는 새로운 구조로 성장함을 발견한 것이다.  연구의 제1저자인 박효주 IBS 다차원 탄소재료 연구단 연구위원은 “지금까지 2차원 재료 성장 과정에서 역위상 경계는 결함으로 여겨졌다”며 “결함을 역으로 활용해 새로운 구조 및 물성을 가진 신소재를 개발한 것”이라고 설명했다. ▲ 이중나선 육방정계 질화붕소(h-BN)의 성장 메커니즘 모식도. 역위상 경계를 중심으로 두 개의 결정이 뒤엉키며 이중나선 구조를 형성한다. 이후 연구진은 투과전자현미경(TEM)을 이용한 관찰 및 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 이중나선구조의 형성 메커니즘을 원자 수준에서 분석했다. 그 결과, 역위상 경계에서 발생하는 두 개의 나사 전위(Screw Dislocation) 쌍이 뒤얽힌 이… 작성자 : CMCM 2019.10.14
「2019 국가연구개발우수성과 100선」에 IBS 연구성과 4건 선정
 「2019 국가연구개발우수성과 100선」에 IBS 연구성과 4건 선정 - 지하실험, RNA, 식물 노화·수명, 다차원 탄소재료 연구단 이름 올려 - 기초과학연구원이 배출한 연구성과 4건이 국가연구개발 우수성과로 선정됐다. 과학기술정보통신부와 한국과학기술기획평가원(KISTEP)은 7일 「2019 국가연구개발우수성과 100선」을 선정‧발표하며, IBS △지하실험 연구단 △RNA 연구단 △식물 노화‧수명 연구단 △다차원 탄소재료 연구단이 이름을 올렸다고 밝혔다. IBS는 2017년부터 현재까지 과제 선정 건수가 꾸준히 늘어나고 있다. 4건의 IBS 우수성과 중 3건은 순수기초·인프라 분야에 이름을 올렸다. 특히 지하실험 연구단이 2018-12월 국제학술지 네이처(Nature)에 게재한 연구는 이 분야 최우수 성과로 선정됐다.   지하실험 연구단장이 이끄는 코사인-100(COSINE-100) 공동연구협력단의 연구는 아직 풀리지 않은 우주의 미스터리인 암흑물질의 존재를 규명할 기반을 마련했다는 평가를 받는다. 우주의 26.8%를 차지할 것으로 추정되는 암흑물질은 아직까지 그 존재가 밝혀지지 않았다. 암흑물질의 발견이 곧 노벨상 수상으로 여겨질 정도로 학계의 관심이 높지만, 지금까지 암흑물질의 흔적을 발견한 건 이탈리아 그랑사소 입자물리연구소의 다마(DAMA) 실험이 유일하다. 하지만 다른 연구팀에 의해 실험이 재현된 적이 없어 다마 팀이 관측한 신호가 정말 암흑물질인지에 대한 논란이 20여년이 넘도록 이어지고 있다.  ▲ IBS 지하실험 연구단 연구진의 모습 지하실험 연구단은 강원도 양양 지하 700m에 지하실험실을 마련하고, 다국적 공동연구팀을 꾸려 다마 팀의 실험을 재현하기 위한 코사인-100 실험을 시작했다. 네이처誌에 실린 연구는 코사인-100 실험에서 초기 59.5일간 확보된 데이터를 분석한 결과를 토대로 쓰였다. 국제 물리학계는 다마 실험을 완벽히 재현할 검출기를 자체 개발해, 독립적인 실험을 시작했다는 것 자체에 … 작성자 : CMCM 2019.10.10
New Study Demonstrates Fluorine Speeds Up Two-Dimensional Materials Growth
New Study Demonstrates Fluorine Speeds Up Two-Dimensional Materials Growth Back in 2004, the physics community was just beginning to recognize the existence of truly two-dimensional (2D) material, graphene. Fast forward to 2019, scientists explore a breadth of different 2D materials, expecting to uncover more of their fundamental properties. The frenzy behind these new 2D materials lies in their fascinating properties: materials thinned down to only a few atoms work very differently from their 3D version. Electrons packed into the thinnest-ever layer show distinctive characteristics apart from being in a “loose net”. Also being flexible, 2D materials could feature distinctive electrical properties, opening up new applications for next-generation technologies, such as bendable and wearable devices.  Then, what is the catch? Many parameters such as temperature, pressure, precursor type, and flow rate need to be factored into the CVD synthesis of 2D materials. With multiple reaction… 작성자 : CMCM 2019.07.25
Graphenes Now Go Monolayer and Single Crystalline
  Graphenes now go monolayer and single crystalline - The high-performance device is fabricated in “clean areas” in between graphene folds - Director Rodney Ruoff’s research group from the Center for Multidimensional Carbon Materials (CMCM) within the Institute for Basic Science (IBS) at the Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) has reported a truly single layer (i.e., adlayer-free) large area graphene film on large area copper foils. This might seem like the latest in a series of seemingly similar declarations on single layer graphene. However, this achievement differs from other thousands of previous publications in that none of them had described truly single layer graphene over large area. Adlayers (bilayer or multilayer regions) have always been present in such films. IBS scientists refined the chemical vapor deposition (CVD) growth method by eliminating all carbon impurities inside the copper foils on which graphene is grown. CVD on metal foils (e… 작성자 : CMCM 2019.07.04
Randomly Stacked Graphene Layers Approach the Theoretical Performance of Graphite
Randomly stacked graphene layers approach the theoretical performance of graphite Mixed stacking order of 100 graphene layers gets the most out of graphite ▲ Graphite | by James St. John from www.flickr.com Although both diamond and graphite are composed of only carbon atoms, the arrangement of atoms differ causing discrete properties. In graphite, the carbon atoms are arranged in layers called graphene. In each layer (or graphene), carbon is bonded to three other carbon atoms with an appearance similar to honeycomb. This unique crystal structure enables graphite to have high conductivity for both electricity and heat, as well as absorb light.  Scientists at the IBS Center for Multidimensional Carbon Materials (CMCM) at UNIST have reported a new carbon material related to graphite, but exceeds its mechanical and thermal performance. To accomplish this they grew individual layers of graphite (graphene) on large-area copper foils as 1 atom thick layers. They took the layer… 작성자 : CMCM 2019.06.20
대면적 ‘화이트 그래핀’ 합성 성공 … 롤러블 디스플레이 상용화 길 열다!
대면적 ‘화이트 그래핀’ 합성 성공 … 롤러블 디스플레이 상용화 길 열다! 저전력, 고성능 롤러블 디스플레이 상용화를 위한 핵심 기술이 개발됐다.  펑 딩(Feng Ding) 신소재공학부 특훈교수(IBS 다차원 탄소재료 연구단 그룹리더)팀은 기존 수㎟ 크기로 제조하는 것이 한계였던 단결정 화이트 그래핀(h-BN, 육방정계 질화붕소)을 최대 100㎠ 대면적으로 제조하는데 성공했다. 2차원 소재의 산업계 적용을 앞당길 것으로 기대를 모으는 이번 연구 성과는 23일(목) 세계적 학술지 네이처(Nature)에 게재됐다. ​ 롤러블 디스플레이 상용화를 위해서는 딱딱한 실리콘 대신 얇고 신축성 있는 2차원 재료가 필요하다. 더불어 기기의 성능을 높이기 위해서는 2차원 재료가 단결정으로 구성돼야 한다. 문제는 현재까지 상용화 가능한 크기의 2차원 단결정 소재를 제작한 사례가 그래핀 뿐이라는 점이다. 도체인 그래핀 만으로는 전원이 켜졌다 꺼졌다 하는 반도체를 구현할 수 없기 때문이다. 현재까지 그래핀을 제외한 2차원 단결정 소재는 상용화에 턱 없이 부족한 크기로 제작되는 것이 한계였다.​ 이에 펑딩 교수팀은 중국, 스위스 연구진과 함께 2차원 단결정 소재를 대면적화 할 수 있는 방법을 찾기 위한 연구에 나섰다. 연구진은 시뮬레이션 연구를 통해 합성하고자 한 소재보다 표면 대칭성이 낮은 기판을 사용하면 다양한 2차원 단결정 소재를 대면적으로 성장시킬 수 있다는 합성공식을 찾아냈다. 대칭성이란 360° 회전시켰을 때 같은 모양이 나오는 횟수를 일컫는 말로, 육각형 구조인 그래핀은 60° 회전할 때 마다 같은 모양이 나오는 6축 대칭, 삼각형 구조인 육방정계 질화붕소는 120°마다 같은 모양이 나오는 3축 대칭 물질이다.​ 연구진은 이론적 분석을 바탕으로 육방정계 질화붕소(3축 대칭)보다 더 낮은 표면 대칭성을 지닌 구리(110, 2축 대칭)을 이용해 기판을 제작했다. 연구진은 구리 기판 위에 질소와 붕소를 적층 성장시켰고, 기판과… 작성자 : CMCM 2019.05.24