Graphene

그래핀(Graphene)은 탄소원자들이 벌집 모양으로 연결된 얇은 막 구조이다.

그래핀을 여러 층 쌓으면 흑연 연필심이, 김밥처럼 돌돌 말면 탄소나노튜브가 된다.
두께는 0.35nm로 매우 얇지만 전기전도성이 뛰어나고 잘 휘어진다.
구리보다 100배이상 전기가 잘 통하고, 반도체로 주로 쓰이는 단결정 실리콘보다 100배이상 전자를 빠르게 이동시킬 수 있다. 강도는 200이상 강하며, 최고의 열전도성을 자랑하는 다이아몬드보다 2배이상 열전도성이 높다.
탄성이 뛰어나 늘리거나 구부려도 전기적 성질을 잃지 않는다.
이런 특성으로 인해 그래핀은 차세대 신소재로 각광받는 탄소나노튜브를 뛰어넘는 소재로 '꿈의 나노물질'이라고 불린다. 그래핀과 탄소나노튜브는 화학적 성질이 아주 비슷하다.
그래핀은 탄소나노튜브보다 생산하기 더 쉽기 때문에 탄소나노튜브보다 더 각광 받는다.
물질이 원자 단층구조이므로 투명하고 화학적으로 물리적으로 매우 안정하다.
그래핀은 구부릴 수 있는 디스플레이나 전자종이, 착용식 컴퓨터 등을 만들 수 있는 미래 신소재로 각광받고 있다.
그래핀을 합성하는 방법은 CVD방법(화학증기증착법)이있다

이 방법은 1000도 이상의 고온에서 이루어지는 합성법이기 때문에 많은 비용과 시간이 소요되는 문제가 있다. 이러한 문제점을 극복할 수 있는 40도 정도의 상온에서 그래핀을 합성하는 기술을 성균관대학교 화학과에서 개발했다는 뉴스도 발표되었다.

그래핀에 대한 연구 방향은 크게 두가지로 나뉜다.
물질 그대로, 도체적 성질을 이용해서 전극이나 회로를 구성하는 장치적 개발쪽 방향과 물질을 변형시켜 반도체로 만들어 각종 반도체로 응용하고자 하는 방향이다. 도체 성질을 그대로 이용하는 연구는 많이 진행되었지만 반도체로서의 성질에 대한 연구는 아직까지는 힘들다고 한다.
그래핀은 1Å 정도 두께의 박막에 전자가 매달려매달려 돌아다니는 상태이다. 따라서 그래핀 결정의 전자는 다른 물질에서와 다르게 떼지어 몰려다니는몰려다니는 형태가 되고, 이런 와중에 각종 양자역학 현상이 나타난다. 이런 양자역학 현상은현상은 그래핀을 반도체로 만들 수 있도록 만든다.
현재 산업에 이용되는 반도체는 어떤 종류든지 정공이나 잉여전자를 만들어 전기장으로 움직이게 만든다. 따라서 작동속도가 느리고, 전자가 많아야 작동한다. 트렌지스터보다 성능이 개선된 FET도 많은 전자가 필요하다. 작동에 전자가 많이 필요하다는 것은 열 발생이 많아서 크기와 작동속도에 큰 제한을 유발하는 원인이다. 그러나 그래핀은 전자가 직접 움직이는 형태이고, 박막 두께가 원자 한 층이므로 작동속도가 이론상 기존 반도체보다 100 배 빠르고, 작은 반도체를 만들 수 있다.
단전자 반도체가 가능할지는 두고봐야 하겠지만,하겠지만, 단전자 트랜지스터가 아니더라도 매우 적은 전자로 작동하는 반도체가 가능할 것이다. 얇으므로얇으므로 휜다고 깨지지도 않는다. 반도체 혁명이 일어나는 것이다.