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 선구적인 연구를 수행해온 두 과학자를 선정했다고 밝혔다.



네덜란드 국적의 가임과 러시아·영국 이중 국적인 노보셀로프는 모두 러시아 출신으로 사제간이며 현재 영국 맨체스터대학에서 함께 교수로 재직 중이다.

위원회는 두 과학자가 탄소로 이루어진 원자 하나 두께의 평면 물질인 그래핀이 양자역학적 특성에 따라 차세대 전자소재 등으로 활용될 수 있는 놀라운 특성들을 가지고 있음을 밝혀냈다고 설명했다.

위원회는 또 그래핀은 도체로서 전기와 열 전도 성능이 뛰어나고, 현존하는 물질 중 가장 얇으면서도 가장 강한 물질이라며 지구상 모든 생명체의 기초를 이루는 원소인 탄소가 다시 한번 우리를 놀라게 했다고 밝혔다.



탄소는 독특한 물성으로 다양한 화합물을 만드는 것으로 유명하다. 탄소 원자끼리 결합해 육각형 평면 구조가 되면 그래핀이 되고 그래핀이 관(tube) 형태로 말려 있으면 탄소나노튜브, 축구공 모양이 되면 풀러렌(fullerene)이 된다.

또 그래핀이 층층이 쌓여 있으면 연필 심으로 쓰이는 흑연이 되며, 흑연이 초고압 상태에 놓이면 그래핀 층 사이에 결합이 형성되면서 다이아몬드가 된다.

가임과 노보셀로프도 2004년 흑연에 접착테이프를 붙여 그래핀 한 층을 떼어내는 데 처음으로 성공했으며, 이렇게 만든 그래핀으로 다양한 실험을 해 그래핀의 우수한 특성들을 밝혀냈다.

그래핀은 가볍고 투명한데다 강철보다 200배 이상 강하고 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통할 정도로 물리적, 전기적 특성이 우수하며, 플라스틱 등 다른 화학물질과의 결합 특성도 우수한 것으로 밝혀지고 있다.

이에 따라 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 있다며 이 모든 것이 바로 두 과학자의 획기적인 연구에서 비롯됐다고 평가했다.

두 과학자에게는 1천만 스웨덴 크로네(약 16억 7천만 원)의 상금이 절반씩 수여되며 시상식은 알프레드 노벨의 기일인 12월 10일 스웨덴 스톡홀름에서 열린다.

한편 올해 노벨상 수상자는 4일 생리의학상과 이날 물리학상에 이어 화학상(6일), 문학상(7일), 평화상(8일), 경제학상(11일) 순으로 발표된다.

연합뉴스