[뉴스비전e 김혜진 기자] 레이저 빔을 이용해 폴리머 층을 그래핀으로 바꿀 수 있는 새로운 방법이 나왔다.

미국 물리학협회 웹사이트인 나노테크웹(nanotech.org)은 미국 텍사스 주 휴스턴의 라이스 대학(Rice University) 연구진이 레이저 빔을 사용해 폴리머 층(polyimide)을 3차원 그래핀 폼(foam)으로 변환시킬 수 있는 획기적인 방법을 개발했다고 밝혔다.

라이스 대학 연구진의 레이저 유도 방식으로 만들어진 그래핀은 가교 결합된 미세한 그래핀 조각으로 구성되어 있는데, 이 원료는 슈퍼커패시터, 연료 전지용 전기 촉매, 무선 주파수 식별(RFID) 안테나, 바이오센스 등과 같은 다양한 분야에 적용될 수 있다.

연구진은 이 신 기술을 폴리머, 판지, 코르크, 천, 식품 등과 같은 다양한 분야에 적용했다.

라이스 대학 연구진은 지금까지의 방법과는 달리 이전 방법과는 달리 멀티-패스 레이저 기술을 사용해 기판을 무정형 탄소로 변환시키고, 그 이후의 다시 레이저 빔으로 탄소를 그래핀으로 변환 시켰다.

모든 목재 재료는 리그닌(단단한 세포벽을 형성하는 복잡한 유기 폴리머)을 가지고 있다. 코르크, 코코넛 껍질, 감자 껍질은 일반적인 목재(18-30%)보다 더 높은 리그닌 함량(각각 25%, 30%, 36%)을 가지고 있다.

이번 기술은 이런 리그닌을 그래핀으로 쉽게 전환시킬 수 있다는 점에서 향후 효용가치가 클 것으로 예상되고 있다.

또한 간단한 멀티-패스(multi-pass) 레이저 기술을 사용해서 식품, 천, 종이와 같은 다양한 소재 위에 그래핀을 생성시킬 수 있다.

연구진은 다중 레이저 방법을 사용해 코코넛 위에 마이크로-슈퍼커패시터를 제조했다.

이러한 다양한 탄소 재료를 그래핀으로 쉽게 제조할 수 있다면, 꿈의 소재를 더 다양한 분야에 적용할 수 있는 길을 열어줄 수 있을 것으로 기대되고 있다.

특히, 식용 전자장치 및 센서에 적용되어서 혁신적인 제품 개발에 이바지할 수 있을 것으로 전망되고 있다.

즉, 모든 식품이 언제 만들어졌는지, 얼마나 오래 보관되었는지, 원산지가 어디인지 등과 같은 정보를 식품에 붙어 있는 작은 RFID 태그로 알 수 있게 된다.

또한 이런 태그는 대장균 또는 기타 미생물을 감지하는 센서로서의 역할을 할 수 있는데, 만약 대장균 등이 발견된다면 태그의 색이 변해서 이것을 먹지 말라는 신호를 보낼 것이다.

이 연구결과는 저널 ACS Nano에 'Laser-Induced Graphene by Multiple Lasing: Toward Electronics on Cloth, Paper, and Food'라는 제목으로 게재 되었다.