홋카이학원대학 공과대학 후지와라 히데키 교수, 홋카이도대학 전자과학연구소 크리스토프 판 조교수, 히라이 겐지 부교수, 운린인 히로시 교수, 게이오대학 이토토 핫부 카이즈미 히데오 교수 연구팀의 공동 연구 결과가 American Chemical에 게재되었습니다 학회 저널 ACS Applied Nano Materials 본 연구의 일부는 본 대학 전자정보토토 핫과 졸업생인 미로쿠인 타츠키(Tatsuki Mirokuin)와 다이코쿠타니 세이고(Seigo Daikokutani)의 졸업 연구 프로그램 결과를 바탕으로 한 것입니다

제목:
국부 레이저 조사를 통한 NiFe 박막의 전도성 그래픽 나노물질의 현장별 합성

저자:
후지와라 히데키, 다이코쿠야 세이고, 미로쿠인 타츠키, 하야시 쿄헤이, 마츠자카 미즈키, 오하시 유리, 핀 크리스토프, 카이쥬 히데오, 히라이 켄지, 우지이 히로시

게시된 사이트:
https://doiorg/101021/acsanm3c01272

흑연은 탄소 원자가 육각형 모양으로 네트워크처럼 연결되어 있는 그래핀 시트가 겹겹이 쌓인 물질입니다 다이아몬드의 강도를 가질 뿐만 아니라 유연하게 구부릴 수 있고, 높은 전기 전도성과 열 전도성을 나타내는 소재로 알려져 있습니다 이러한 특성으로 인해 리튬이온전지용 전극, 태양전지 등으로 응용되면서 실리콘 및 귀금속 대체재로 주목받고 있다 그러나 화학적 기상합성 등 기존의 합성방법은 높은 공정온도, 긴 공정시간, 고가의 장비를 요구하므로 결정성과 특성이 조절된 그래핀/흑연 소재를 자유롭게 생산할 수 있는 간단하고 저렴한 합성기술이 필요하다

이 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 탄소원인 에탄올과 같은 용매에 촉매 금속(니켈-철(NiFe) 합금 박막)을 넣고 NiFe 박막에 레이저 조사에 의한 광가열을 활용하는 간단한 흑연 합성법 개발에 성공했습니다 이 방법은 레이저 조사에 의해 국부적으로 가열된 촉매 금속 피막에 접촉한 에탄올이 열분해되어 촉매 금속에 탄소 원자가 용해되고, 냉각되면서 탄소 원자가 표면에 석출되면서 흑연이 합성되는 방식이다 레이저 조사 전력과 시간을 엄격하게 제어함으로써 결함이 적은 고품질의 흑연 입자를 합성하였으며, 레이저 조사 조건의 최적화로 전도성이 향상되는 것을 전류-전압 특성 평가에서도 확인하였다 이러한 결과를 바탕으로 결함이 적고 전도성이 높은 흑연 입자를 단 몇 초 만에 레이저 조사 위치에서만 선택적으로 합성할 수 있는 새로운 방법 개발에 성공했다 촉매금속박막 위에 흑연을 선택적으로 합성하는 방법은 전도성이 높고 내열성이 우수한 흑연회로 및 미세전극을 그리는 데 응용될 가능성이 있다 NiFe 등의 물질은 촉매금속뿐만 아니라 자성재료로도 유용하기 때문에 고감도 자기센서나 자기기억소자에도 응용이 기대된다

이 연구는 과학 연구 보조금 C, 과학 연구 보조금 B 및 아마다 재단의 지원을 받았습니다