그래핀을 다리지 마세요! 원자 단위 주름이 초소형 배터리로 변신하다

아침마다 셔츠 다림질하기를 극도로 귀찮아했던 분들에게 희소식입니다. 재료과학계가 물건을 구기는 것이야말로 훌륭한 청정에너지 발전법이라는 사실을 증명했습니다.

지난 20년 동안 나노기술 연구자들은 탄소 원자 1개 두께의 벌집 구조인 그래핀(Graphene)을 어떻게든 주름 하나 없이 완벽하게 평평하게 펴는 데 집착해 왔습니다. 미세한 주름과 결함은 제조 공정에서 반드시 제거해야 할 불량으로 간주되었습니다.

그러나 미국 라이스 대학교(Rice University)의 풀리켈 아자얀(Pulickel Ajayan) 교수 연구팀은 국제 학술지 Advanced Materials에 발표한 논문에서 정반대의 결과를 입증했습니다. 그래핀에 생기는 서브나노미터 크기의 날카로운 주름이 플렉소전기(Flexoelectricity) 효과를 통해 강력한 전기장을 자발적으로 형성한다는 것입니다.

기존에는 반도체 특성을 바꾸기 위해 값비싼 이종 원자를 주입하는 화학적 도핑이 필수였지만, 이는 소재 강도를 떨어뜨렸습니다. 플렉소전기 주름을 활용하면 앞으로 엔지니어들은 마치 종이접기(Origami)를 하듯 소재 형태를 접는 것만으로 마이크로칩 성능을 정밀하게 제어할 수 있습니다.

이제 누군가 구겨진 옷을 지적한다면, 당당하게 학술적인 표정으로 대답하세요. 옷 표면 탄소 분자의 플렉소전기 분극 효율을 극대화하는 중이라고 말이죠.