그래핀의 구조
그래핀(graphene)은 탄소의 동소체 중 하나이다. 탄소 원자들이 각각 sp2 결합으로 연결된 원자 하나 두께의 2차원 구조로, 벤젠 형태의 탄소 고리가 벌집 형태의 결정 구조를 이룬다. 흑연의 구조는 그래핀이 겹겹이 쌓여있는 구조로 생각할 수 있다. 주로 공유결합을 통해서 이루어진 탄소 동소체들은 네 개의 최외각 전자들의 파동함수의 선형결합의 방식에 따라서 결정구조를 포함한 많은 물리적 성질이 결정된다. 공유결합을 이루는 대부분의 고체들은 전자를 발견할 확률분포가 원자와 원자 사이에서 최대가 된다. 탄소 동소체 중 하나인 다이아몬드가 그 대표적인 예이다.
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그래핀의 특성
그래핀(Graphene)은 몇 가지 비범한 물리적 성질을 갖고 있다. 이 성질들 중 하나는 그래핀(graphene) 내의 전자들이 정지 질량이 없는 상대론적 입자처럼 행동하고 약 초속 1 백만 미터로 움직인다는 것이다. 비록 이 속도가 진공 중의 빛의 속도보다 300배나 느린 것이지만 일반 도체나 반도체 내의 전자의 속도보다는 훨씬 빠른 것이다.
그래핀(Graphene)의 정의
Graphene(그래핀)은 2004년 영국 맨체스터 대학교의 앙드레 게임 팀과 러시아 마이크로일렉트로닉스 연구소의 연구팀이 처음 만든 것이다. 그래핀(Graphene)은 흑연, graphite와 화학에서 탄소 이중결합을 가진 분자를 뜻하는 접미사 -ene를 결합해 만든 말이다. 그래핀은 연필심에 쓰이는 흑연의 구성 물질이인데, 흑연은 벌집모양이 켜켜이 쌓여 있는 3차원 구조이다. 그래핀은 이 흑연에서 한 층만 떼어낸 것으로 2차원 물질이다. 그래핀은 탄소(C)로만 이루어져 있기 때문에 실리콘(Si)과는 전혀 무관하다.
그래핀은 흑연의 구성물질 중 하나이다. 흑연을 확대하여 보면, 얇은 판 구조의 탄소원자가 끊임없이 이어진 형태를 볼 수 있다. 그래핀은 이런 탄소원자의 이어진 구조 중 한 겹을 떼어낸 것이다. 원자번호가 6번인 탄소로 구성되어 있으며, 구조가 다른 탄소동소체라고 한다. 그래핀을 평면의 형태라고 보고, 이 평면의 그래핀을 구형모양으로 만들면 ‘플로렌(Fullerene)’ 이라고 한다. 평면의 그래핀을 여러장 겹을 쌓아 올리면 ‘흑연’이다. 그리고 그래핀을 원기둥 모양으로 만들면 ‘ 탄소나노튜브(CNT)’ 가 되는 것이다.