초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
본 연구진은 그래핀으로 대표되는 2차원 결정이 갖는 화학적 특이성을 이해하고 기초과학 지식을 확립하기 위해 저차원 물질의 표면화학과 계면화학을 탐구하고자 함. 2차원 결정의 표면 민감도는 어느 물질보다도 높기 때문에, 화학적 물성에 대한 이해와 물성 제어 방법의 개발은 2차원 소재의 폭넓은 응용에 크게 기여할 것임. 본 과제의 궁극적인 목표를 달성하기 위해서 다음 두가지 세부 주제를 포함한 2년 연구 과제로 수행함: 하나, 2차원 계면에서의 물질의 이동 연구; 둘, 2차원 결정-분자 복합체 연구. 두

□ 연구의 목적 및 내용
본 연구진은 그래핀으로 대표되는 2차원 결정이 갖는 화학적 특이성을 이해하고 기초과학 지식을 확립하기 위해 저차원 물질의 표면화학과 계면화학을 탐구하고자 함. 2차원 결정의 표면 민감도는 어느 물질보다도 높기 때문에, 화학적 물성에 대한 이해와 물성 제어 방법의 개발은 2차원 소재의 폭넓은 응용에 크게 기여할 것임. 본 과제의 궁극적인 목표를 달성하기 위해서 다음 두가지 세부 주제를 포함한 2년 연구 과제로 수행함: 하나, 2차원 계면에서의 물질의 이동 연구; 둘, 2차원 결정-분자 복합체 연구. 두 연구 주제는 상호 밀접하게 연결되어 있어서 연차로 구분하기 보다는 유기적으로 병행하여 수행함.

□ 연구결과
- 분광법을 이용한 2차원 계면에서의 분자의 이동 연구: 2차원 계면에 속박된 분자들이 전하 전달 현상에 기여하는 역할을 규명하기 위해 그래핀/SiO2 계면에 포집된 물분자들이 고온 열처리 과정 동안 겪는 변화를 추적함. 해당 정공 도핑 현상은 실리카 표면의 hydroxylation 및 dehydroxylation에 의해 조절되고 있음을 성공적으로 확인함. 현재 연구 성과물로 논문을 집필중임.
- 2차원 결정/분자 복합체 형성 연구: 그래핀/tetracene/그래핀과 같이 2차원 공간에 고립된 단일층 분자막을 성공적으로 형성하고 AFM topography 등으로 형태적 특이성을 탐구함. 또한 MoS₂-MoO₃ 혼성 복합체를 형성하는 방법을 확립하고 기본 물성을 파악함. 최종 연구 성과는 2D Materials지에 게재함.
- 현미경법을 이용한 2차원 계면에서의 분자의 이동 연구: 기판에 맞닿아 있는 MoS2 이차원 결정의 산화 경향성 연구를 통해 숨어 있는 결정 표면은 노출된 표면과는 비대칭적인 반응 경향성을 갖는다는 사실을 확인하고 추가 연구를 수행하고 있음. 원자힘현미경 방법을 이용하여 탐사하여 주요 메커니즘을 이해하게 됨.
- 2차원 결정/분자 복합체의 광물리 및 광화학 연구: 이차원 결정인 CrPS₄의 광물리 및 광화학적 특성을 체계적으로 연구하여 성과를 ACS Nano지에 게재함.

□ 연구결과의 활용계획
- 2차원 계면에서의 분자의 이동을 이해함으로써 저차원에서 일어나는 분자의 운동을 연구할 토대를 마련함. 또한 그래핀 등 이차원 소재의 화학 도핑을 제어하고 개선할 수 있는 방법론을 확립하고자 함.
- 2차원 결정과 분자 복합체 형성을 통해서 2차원 결정의 물성을 제어할 수 있는 방법론을 확립하고자 함. 그리고 복합체의 기본적인 광물리 및 광화학 연구를 수행함으로써 보다 복합적인 현상 연구를 계획할 수 있게 됨.

(출처 : 연구결과 요약문 4p)

Abstract ▼

□ Purpose& contents
Two-dimensional materials represented by graphene and MoS2 have drawing much attention since their future applications as transparent electrodes and electronic materials hold great potential. We propose to explore their surface and interfacial chemistry to reveal new chemical

□ Purpose& contents
Two-dimensional materials represented by graphene and MoS2 have drawing much attention since their future applications as transparent electrodes and electronic materials hold great potential. We propose to explore their surface and interfacial chemistry to reveal new chemical principles and establish fundamental scientific knowledge. Since 2-dim (2D) materials are highly sensitive to environments due to their unique geometries, controlling their properties following understanding their surface and interfacial chemistry will contribute to realizing various applications proposed for the new materials. This study will also serve as a physicochemical basic research in establishing the basis for discovery of new fundamental findings.

□ Result
- We understood how water molecules trapped in 2-dim space behave during thermal annealing. The unexplained hole doping was found to be controlled by hydroxylation and dehydroxylation. The results are to be submitted for publication.
- Graphene/tetracene/graphene structures have been successfully created and characterized with atomic force microscopy. MoS2/MoO3 heterostructures were first created and reported in 2D Materials.
- MoS2 supported on SiO2 substrates revealed that the interface is open to molecular diffusion and that the substrates enhance thermal oxidation. Exact mechanism has yet to be uncovered by subsequent research.
- CrPS4 is a 2-dimensional magnetic semiconductor that is very rare. We investigated its photophysical and basic photochemical reactivity that is mainly driven by oxygen/CrPS3 complex. The results were recently published in ACS Nano.

□ Expected Contribution
- From the industrial point of view, 2D materials represented by graphene can be applied to nanoelectronics, transparent conductive electrodes, functional composites.
- From the fundamental science's point of view, 2D materials will serve as an important test bed that enables discovery of novel scientific phenomena and principles.
- When the proposed research is successfully completed, our understanding on molecular behavior in confined space will be greatly improved.
- The proposed research will increase our understanding of the photophysics and photochemistry of 2D materials as well.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 9
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 11
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 17
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 18
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 19
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 21
• 8. 참고문헌 ... 21
• 9. 연구성과 ... 23
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 28
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 28
• 12. 기타사항 ... 29
• [별첨1] 대 표 연 구 실 적 ... 30
• [별첨2] 세부 목표 관련 증빙 ... 36
• 끝페이지 ... 40