광주과학기술원(GIST, 총장 임기철)은 기계로봇공학과 설재훈 교수 연구팀이 2차원 물질을 외부 오염 없이 고순도로 확보하고, 이를 정밀하게 조작할 수 있는 획기적인 공정 기술을 개발했다고 22일 밝혔다.

이번 연구는 같은 종류의 물질 사이에 작용하는 ‘반데르발스 힘’을 이용하여 2차원 물질 기반 소자를 제작할 때 흔히 발생하는 오염 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 방법을 제시했다.

이를 통해 소자의 성능과 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.

연구팀은 전자소자 등에 널리 쓰이는 2차원 물질인 이황화몰리브덴을 주요 소재로 사용해 불순물 없이 순수한 2차원 물질 조각(플레이크)를 확보하는 데 성공했다.

특히 눈에 띄는 점은, 같은 물질 간에 작용하는 반데르발스 힘을 활용해 기존처럼 PMMA 등 고분자 물질을 사용하지 않고도 전사(붙이기), 뒤집기, 적층(쌓기) 같은 정밀한 조작이 가능한 새로운 공정 기술을 개발했다는 것이다.

설재훈 교수는 “이번 연구는 2차원 물질의 고유한 특성을 그대로 유지하면서도 다양한 2차원 소재를 활용해 맞춤형 소자 구조를 자유롭게 제작할 수 있는 길을 열었다는 점에서 큰 의미가 있다”며 “향후 2차원 물질 기반 전자 및 광전자 소자의 성능 향상에 크게 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.

연구 결과는 재료과학 분야 국제학술지 '어드밴스트 머티리얼즈(Advanced Materials)' 온라인판에 이달 2일 게재됐다.