차세대 나노 신소재 ‘그래핀’ 연구 업적

올해 노벨물리학상은 차세대 나노 신소재로 주목받는 2차원 탄소화합물 그래핀(graphene)에 관한 획기적인 연구 업적을 이룬 러시아 출신 과학자 안드레 가임(51)과 콘스탄틴 노보셀로프(36)에게 돌아갔다.

스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 5일 올해 노벨물리학상 수상자로 탄소 원자들이 6각형 구조로 결합해 원자 하나 두께의 평면을 이룬 그래핀에 대한 선구적 연구를 수행해 온 두 과학자를 선정했다고 밝혔다. 네덜란드 국적의 가임과 러시아·영국 이중 국적자인 노보셀로프는 모두 러시아 출신 사제간으로, 현재 영국 맨체스터대학에서 함께 교수로 재직 중이다.

위원회는 두 과학자가 그래핀이 양자역학적 특성에 따라 차세대 전자소재 등으로 활용될 수 있는 놀라운 특성들을 가지고 있음을 밝혀냈다고 설명했다. 위원회는 “그래핀이 도체로서 전기와 열 전도 성능이 뛰어나고, 현존하는 물질 중 가장 얇으면서도 가장 강한 물질”이라고 덧붙였다.

탄소는 독특한 물성을 가졌다. 원자끼리 결합해 육각형 평면구조가 되면 그래핀이 되고, 그래핀이 관 형태로 말리면 탄소나노튜브, 축구공 모양이 되면 풀러렌(fullerene)이 된다. 또 그래핀이 겹으로 쌓이면 흑연이 되며, 흑연이 초고압 상태에 놓이면 다이아몬드가 된다. 이런 그래핀은 가볍고 투명한 데다 강철보다 200배 이상 강하고, 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통할 정도로 물리·전기적 특성이 우수한 것으로 알려졌다.

과학계는 그래핀이 미래의 디스플레이와 차세대 반도체, 태양전지 등 전자소재는 물론 자동차와 항공기 강화 신소재 등 구조재로도 각광받을 것으로 전망하고 있다. 위원회는 “그래핀이라는 새로운 물질은 최초의 결정성 2차원 물질로 기초과학뿐 아니라 미래 응용분야에도 널리 기여할 수 있는 독특한 특성을 가지고 있다.”며 “이 모든 것이 바로 두 과학자의 획기적인 연구에서 비롯됐다.”고 평가했다.

한편 가임은 지난 2001년 자신의 햄스터가 반자기부상을 증명하는 데 크게 기여했다며 논문 공저자로 기재했는가 하면, 반자성 부상을 시연한 ‘나는 개구리’ 실험으로 지난 2000년 ‘괴짜 노벨상’으로 불리는 이그노벨상을 수상해 노벨상과 이그노벨상을 모두 수상한 첫 사례가 되기도 했다. 두 과학자에게는 1000만 스웨덴 크로네(약 16억 7000만원)의 상금이 절반씩 수여된다.

홍희경기자 saloo@seoul.co.kr