KR20140146131A - 활성화 가스 스트림을 사용하여 그래핀을 천공하기 위한 방법들 및 그것으로부터 제조되는 천공된 그래핀 - Google Patents

활성화 가스 스트림을 사용하여 그래핀을 천공하기 위한 방법들 및 그것으로부터 제조되는 천공된 그래핀 Download PDF

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Abstract

그래핀 시트들의 기저 평면들에서 복수의 홀들을 갖는 그래핀 시트들이 본원에 설명된다. 그래핀 시트들을 만드는 방법들은 그래핀 시트들을 헬륨 또는 아르곤 기압 플라즈마를 접촉했던 활성화 가스와 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다. 도입되는 홀들의 크기 및/또는 수는 접촉 시간, 스탠드 오프 거리, 활성화 가스 농도 및/또는 플라즈마 전력을 변화시킴으로써 바뀌어질 수 있다. 천공된 그래핀 시트들을 포함하는 중합체 합성물들이 또한 설명된다.

Description

활성화 가스 스트림을 사용하여 그래핀을 천공하기 위한 방법들 및 그것으로부터 제조되는 천공된 그래핀{METHODS FOR PERFORATING GRAPHENE USING AN ACTIVATED GAS STREAM AND PERFORATED GRAPHENE PRODUCED THEREFROM}
본 출원은 2012년 3월 21일자로 출원된 미국 가출원 제 61/613,938호의 우선권을 주장하며, 참조로 본원에 포함된다.
본 발명은 일반적으로 그래핀에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 복수의 홀들로 그래핀 시트들을 천공하기 위한 방법들에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 천공들을 갖는 그래핀 시트들 및 크기가 1 ㎚ 이하에서 100 ㎚까지 크기 조정되는 개구부들을 획득하는 관련된 방법들에 관한 것이다.
그래핀은 그것의 유리한 기계 및 전자 특성으로 인해 다수의 응용들에서의 사용에 광범위한 관심을 얻어 왔다. 그래핀의 전기 전도성은 그래핀 상의 화학 작용화의 양 및 타입 그리고 그래핀 기저 평면에서의 결함들의 양에 의해 영향을 받을 수 있다. 신품의 그래핀이 통상적으로 최고의 전기 전도성 값들을 드러내지만, 전기 전도성을 조정하고 밴드갭을 조정하는 것이 때때로 바람직할 수 있다. 밴드갭의 맞춤은 그래핀 기저 평면 내에 복수의 결함들(홀들)을 도입함으로써 달성될 수 있다. 밴드갭은 존재하는 홀들의 크기 및 수 둘 다에 의해 영향을 받을 수 있다.
천공된 그래핀은 또한 여과 능력들을 갖는 것을 알게 되었다. 실제로, 적절하게 크기 조정된 개구부들을 갖는 그래핀이 물로부터 나트륨 이온들 및 염소 이온들을 제거할 수 있다는 것을 알게 되었다. 이러한 여과 능력은 또한 가스들, 미립자들, 용질들, 분자들 및 탄화 수소들, 또는 매체로부터의 임의의 다른 나노 크기의 성분에 적응 가능하도록 신뢰된다.
개구부들이 선택 산화에 의해 만들어질 수 있으며, 이는 선택된 기간 동안 산화제에의 노출을 의미한다는 점이 알려져 있다. 개구부들이 또한 레이저 천공될 수 있다는 점이 신뢰된다. 발행물 Nano Lett. 2008, Vol.8, no.7, pg 1965-1970에서 설명된 바와 같이, 가장 간단한 천공 방법은 그래핀막을 고온에서 아르곤에 희석된 산소로 처리하는 것이다. 거기에 설명된 바와 같이, 20 내지 180 ㎚ 범위의 개구부들 또는 홀들을 통해 2 시간 동안 500℃에서 1 기압 (atm) 아르곤에서 350 mTorr의 산소를 사용하여 그래핀에서 에칭되었다. 문서는 홀들의 수가 그래핀 시트의 결함들과 관련되고 홀들의 크기가 체류 시간과 관련된다는 것을 타당하게 제안한다. 이것은 단일 시트 또는 다수의 시트들을 포함하는 그래핀 구조들에서 원하는 천공들을 만들기 위한 바람직한 방법인 것으로 알려져 있다. 구조들은 그래핀 나노판들 및 그래핀 나노리본들일 수 있다. 따라서, 원하는 범위 내의 개구부들은 더 짧은 산화 시간들에 의해 형성될 수 있다. Kim 등 “넓은 면적, 반도체성 나노 천공된 그래핀 재료들의 제조 및 특성화,” Nano Letters 2010 Vol. 10, No. 4, March 1, 2010, pp 1125-1131에서 설명된 바와 같은 다른 더 관련된 방법은 반응성 이온 에칭을 사용한 패턴화에 적합한 마스크를 생성하는 자기 조립형 중합체를 활용한다. P(S-블록MMA) 블록 공중합체는 재현상시에 RIE에 대한 비아(via)들을 형성하는 PMMA 열들의 어레이를 형성한다. 홀들의 패턴은 매우 밀집하다. 홀들의 수 및 크기는 PMMA 블록의 분자량 및 P(S-MMA)에서 PMMA의 중량 분율에 의해 제어된다. 어느 하나의 방법은 천공된 그래핀 시트 또는 시트들을 생성할 가능성을 갖는다.
현재, 크기가 약 2.5 ㎚ 미만의 홀들을 그래핀에 확실히 도입하기 위한 어떤 방법들로 없다. 약 2.5 ㎚ 내지 약 10 ㎚의 크기 범위로, 그래핀을 천공하는 현재의 기법들은 홀 당 많은 밀리초가 걸리고, 단일 동작으로 다수의 홀들을 형성할 어떤 능력도 없다. 약 10 ㎚을 넘으면, 어려운 리소그래피 기법들을 제외한 다수 단계가 사용될 수 있다. 이러한 기법들 중 어떤 것도 넓은 표면적을 통해 홀들을 도입하는 것을 처리할 수 없다.
전술한 것을 고려해서, 복수의 홀들이 그래핀 시트에 동시에 도입되는 것을 가능하게 하는 단순한 기법들 및 홀 크기를 조정하는 능력은 관련 분야에서 상당히 유익할 것이다. 본 발명은 이러한 요구를 만족시키고 또한 관련된 이점들을 제공한다.
전술한 것을 고려하여, 활성화 가스 스트림을 사용하여 그래핀을 천공하는 방법들 및 그것으로부터 생성되는 천공된 그래핀을 제공하는 것이 본 발명의 제1 양태이다.
활성화 가스 스트림을 생성하기 위해 가스의 스트림을 플라즈마에 노출시키는 단계, 활성화 가스 스트림을 그래핀 시트 쪽으로 향하게 하는 단계 및 활성화 가스 스트림으로 그래핀 시트를 천공하는 단계에 의해, 그래핀을 천공하는 방법을 제공하는 것이 본 발명의 다른 양태이다.
위의 것의 일 실시예에서, 방법은 그래핀 시트에서 원하는 개구부 크기들을 획득하기 위해 그래핀 시트에 활성화 가스 스트림의 적용을 제어한다.
천공하는 단계 이전에 그래핀 시트 및 금속 기판의 합성 시트를 형성하거나, 천공하는 단계 후에 그래핀 시트 및 중합체 기판의 합성 시트를 형성하는 것이 위의 실시예의 하나의 양태이다.
위의 것의 다른 실시예에서, 방법은 직경이 5 ㎚ 미만의 원하는 개구부 크기를 획득한다.
위의 것의 또 다른 실시예에서, 방법은 직경이 10 ㎚ 미만의 원하는 개구부 크기를 획득한다.
위의 것의 또 다른 실시예에서, 방법은 직경이 1.5 ㎚ 미만의 원하는 개구부 크기를 획득한다.
위의 것의 또 다른 실시예에서, 방법은 크기가 약 0.5 ㎚에서 약 1.5 ㎚까지의 범위에 있는 원하는 개구부 크기들을 획득한다.
위의 방법의 다른 실시예는 원하는 범위의 개구부 크기들을 획득하기 위해 활성화 가스 스트림이 그래핀 시트에 가해지는 시간의 양을 조정한다.
위의 방법의 또 다른 실시예는 그래핀 시트에서 원하는 범위의 개구부 크기들을 획득하기 위해 활성화 가스 스트림과 그래핀 시트 사이의 스탠드 오프(stand off) 거리를 조정한다.
위의 방법의 또 다른 실시예는 그래핀 시트에서 원하는 개구부 크기를 획득하기 위해 활성화 가스 스트림과 그래핀 시트 사이의 거리를 조정한다.
위의 방법의 추가의 실시예는 그래핀 시트에서 원하는 개구부 크기를 획득하기 위해 그래핀 시트 상에 활성화 가스 스트림의 접촉 체류 시간을 조정한다.
위의 방법의 더 추가의 실시예는 그래핀 시트에서 원하는 개구부 크기를 획득하기 위해 활성화 가스 스트림에 가해지는 플라즈마 전력의 양을 조정한다.
위의 방법의 더 추가의 실시예는 활성화 가스로서 산소, 질소 또는 그것의 조합들 중 하나를 선택하고, 활성화 가스 스트림에서 단지 3% 활성 가스를 활용한다.
위의 방법의 다른 추가의 실시예는 활성화 가스 스트림이 그래핀 시트에 가해지는 시간의 양, 활성화 가스 스트림과 그래핀 시트 사이의 거리, 그래핀 시트 상에 활성화 가스 스트림의 접촉 체류 시간 또는 활성화 가스 스트림에 가해지는 플라즈마 전력의 양 중 적어도 하나를 조정함으로써 그래핀 시트에서 원하는 개구부 크기를 획득한다.
본 개시 및 그것의 이점들의 보다 완벽한 이해를 위해, 개시의 구체적 실시예들을 설명하는 첨부 도면들과 함께 주어지는 이하의 설명들에 이제 참조가 행해진다:
도 1은 천공된 그래핀 시트의 평면도이다.
도 2는 그래핀이 어떻게 활성화 가스로 천공될 수 있는지를 설명하는 예시적인 개략도를 도시한다.
도 3은 그래핀 및 지지 금속 기판의 합성 시트의 개략 단면도를 도시한다.
도 4는 그래핀 및 지지 중합체의 합성 시트의 개략 단면도를 도시한다.
본 개시는 복수의 홀들을 그래핀 시트의 기저 평면으로 도입하는 방법들을 설명한다. 방법들은 그래핀 시트를 플라즈마와 접촉되었던 활성화 가스와 접촉시키는 단계를 포함한다. 그리고, 방법들은 홀들의 수 및 그것들의 크기가 용이하게 조정되는 것을 가능하게 한다.
안에 복수의 홀들을 갖는 그래핀 시트들이 또한 설명된다. 그러한 그래핀 시트들은 또한 “천공된 그래핀”으로 본원에 지칭될 것이다. 일부 실시예들에서, 홀들은 크기가 약 5 ㎚ 이하일 수 있다. 일부 실시예들에서, 홀들은 크기가 약 10 ㎚ 이하일 수 있다. 일부 실시예들에서, 홀들은 크기가 약 100 ㎚ 이하일 수 있다. 일부 실시예들에서, 홀들은 크기가 약 10 ㎚ 이상일 수 있다. 그리고 다른 실시예들에서, 홀들은 약 0.5 ㎚에서 약 1.5 ㎚까지의 범위에 있을 수 있다.
일부 실시예들에서, 중합체 매트릭스 및 안에 복수의 홀들을 갖는 그래핀 시트들을 포함하는 합성 재료들이 설명된다.
전술한 것은 뒤따르는 상세한 설명이 보다 양호하게 이해될 수 있도록 본 개시의 특징들을 오히려 폭넓게 약술하였다. 개시의 부가 특징들 및 이점들은 이하에 설명될 것이다. 이러한 및 다른 이점들 및 특징들은 이하의 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.
그래핀은 도 1에 도시되는 바와 같이 시트(10)를 한정하기 위해 함께 결속되는 탄소 원자들의 단일 원자층 두께 층이다. 단일 그래핀 시트의 두께는 대략 0.2 내지 0.3 나노미터(㎚)이다. 더 큰 두께 및 상응하여 더 큰 강도를 갖는 다수의 그래핀 시트들이 형성될 수 있다. 다수의 그래핀 시트들은 시트가 성장되거나 형성됨에 따라, 다수의 층들로 제공될 수 있다. 또는, 다수의 그래핀 시트들은 하나의 시트를 다른 것의 상단에 적층하거나 위치시킴으로써 달성될 수 있다. 본원에 개시되는 모든 실시예들에 대해, 단일 시트의 그래핀 또는 다수의 그래핀 시트들이 사용될 수 있다. 테스트는 그래핀의 다수의 층들이 자기 점착의 결과로 그것들의 무결성 및 기능을 유지하는 것을 드러낸다. 이것은 시트의 강도 및 일부 경우들에서 흐름 성능을 개선한다. 그래핀 시트의 탄소 원자들은 6개의 탄소 원자들로 구성되는 반복 패턴의 육각 고리 구조들(벤젠 고리들)을 한정하며, 이는 탄소 원자들의 벌집 격자를 형성한다. 격자 간 개구부(12)는 시트에서의 각각의 6 탄소 원자 고리 구조에 의해 형성되고 이러한 격자 간 개구부는 가로질러 1 나노미터 미만이다. 실제로, 당업자는 격자 간 개구부(12)가 그것의 가장 긴 치수에서 가로질러 약 0.23 나노미터이도록 신뢰된다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 개구부(12)의 치수 및 구성 및 그래핀의 전자 성질은 천공들이 없다면, 그래핀의 두께를 가로지른 임의의 분자의 수송을 불가능하게 한다. 이러한 치수는 너무 작아서 물 또는 이온들의 투과를 가능하게 하지 않는다. 하나 이상의 천공들(14)을 갖는 천공된 그래핀 시트(10)의 형성은 이제 설명될 것인 바와 같이 행해진다.
본 개시는, 부분적으로, 그 내부에 복수의 홀들을 포함하는 그래핀 시트들(“천공된 그래핀”)에 관한 것이다. 본 개시는 또한, 부분적으로, 복수의 홀들을 그래핀 시트들로 도입하는 방법들에 관한 것이다. 게다가, 본 개시는 또한, 부분적으로, 그 내부에 복수의 홀들을 포함하는 그래핀 시트들을 포함하는 중합체 합성물들에 관한 것이다.
천공된 그래핀은 예를 들어, 분자 필터로서의 사용, 한정된 밴드갭 재료로서의 사용 및 중합체 합성물들 내에서 조정 가능한 전기 특성을 갖는 전기적 전도성 필러 재료로서의 사용을 포함하는 다수의 가능한 응용들을 갖는다. 천공된 그래핀에 대한 다수의 가능한 용도들이 존재하지만, 약 10 ㎚ 이하, 그리고 특히 약 5 ㎚ 이하의 크기 범위로 홀들을 그래핀으로 도입하는 어떤 신뢰 가능한 방법도 없다. 어려운 리소그래피 기법들을 제외한 다수 단계가 크기가 약 10 ㎚보다 더 큰 홀들을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 어떤 기법들도 분 당 수 평방 미터 이상의 비율에서의 천공된 그래핀의 제조에 현재 적합하지 않다.
일부 실시예들에서, 천공된 그래핀은 그래핀 시트를 활성화 가스와 접촉시킴으로써 마련될 수 있다. 활성화 가스들은 플라즈마로 도입되었던 산소 또는 질소를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예들에서, 플라즈마는 기압 아르곤 플라즈마 또는 기압 헬륨 플라즈마와 같은 기압 플라즈마일 수 있다.
다양한 실시예들에서, 활성화 가스는 약 0.1 초 내지 약 120 초의 범위에 있는 길이의 시간 동안 그래핀 시트와 접촉될 수 있다. 더 긴 접촉 시간들이 원한다면, 사용될 수 있다. 획득되는 홀 크기에 영향을 미칠 수 있는 요소들은 예를 들어, 스탠드 오프 거리(즉, 활성 가스원에서 그래핀 시트까지의 거리), 접촉 체류 시간, 활성 가스 농도 및 플라즈마 전력을 포함한다. 방법들은 단일 동작으로 다수의 평방 미터의 그래핀 시트들을 천공하는 것에 적합할 수 있다. 요소들의 임의의 조합으로, 원하는 홀 크기는 상압 플라즈마를 사용하여 획득될 수 있으며, 여기서 스탠드 오프 값들은 1에서 20 ㎜까지의 범위에 있고; 체류 시간은 범위 0.1에서 120 초까지의 범위에 있고; 활성 가스는 0에서 3%까지의 총 가스량의 범위에 있고; 가해지는 플라즈마 전력은 40에서 400 W/in2까지의 범위에 있다. 일 실시예에서, 1.1 ㎚에서 대다수를 갖는 0.5 내지 1.75 ㎚ 사이의 홀들은 약 1 ㎜의 스탠드 오프 거리, 약 3 초 체류 시간 및 약 80 W/in2의 전력으로 약 1% 질소 가스를 활용함으로써 획득될 수 있다.
일부 실시예들에서, 그래핀 시트로 도입되는 홀들은 크기가 약 100 ㎚ 이하일 수 있다. 일부 실시예들에서, 그래핀 시트로 도입되는 홀들은 크기가 약 10 ㎚ 이하일 수 있다. 일부 실시예들에서, 그래핀 시트로 도입되는 홀들은 크기가 약 5 ㎚ 이하일 수 있다. 일부 실시예들에서, 그래핀 시트로 도입되는 홀들은 크기가 약 2 ㎚ 이하일 수 있다. 일부 실시예들에서, 그래핀 시트로 도입되는 홀들은 크기가 약 1 ㎚ 이하일 수 있다. 그리고 일부 실시예들에서, 홀들은 약 0.5 ㎚에서 약 1.5 ㎚까지의 범위에 있을 수 있다.
일부 실시예들에서, 그래핀 시트로 도입되는 홀들은 크기가 약 0.1 nm에서 약 100 nm까지의 범위에 있을 수 있다. 앞서 언급된 바와 같이, 그래핀 시트에 대한 격자 간 개구부는 0.23 ㎚이다. 그러나 일부 실시예들에서, 댕글링 탄소 본드는 탄소 제거로부터 남지 않는다. 결과적으로, 격자 간 개구부의 직경보다 더 작은 0.1 ㎚의 홀 직경을 결국 야기하는 H, OH, NH, NH2 또는 다른 말단이 제공된다. 일부 실시예들에서, 그래핀 시트로 도입되는 홀들은 크기가 약 0.1 nm에서 약 5 nm까지의 범위에 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 그래핀 시트로 도입되는 홀들은 크기가 약 0.1 nm에서 약 10 nm까지의 범위에 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 그래핀 시트로 도입되는 홀들은 크기가 약 0.5 nm에서 약 100 nm까지의 범위에 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 그래핀 시트로 도입되는 홀들은 크기가 약 0.5 nm에서 약 1.5 nm까지의 범위에 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 그래핀 시트로 도입되는 홀들은 크기가 약 0.5 nm에서 약 5 nm까지의 범위에 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 그래핀 시트로 도입되는 홀들은 크기가 약 0.5 nm에서 약 10 nm까지의 범위에 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 그래핀 시트로 도입되는 홀들은 크기가 약 1.5 nm에서 약 5 nm까지의 범위에 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 그래핀 시트로 도입되는 홀들은 크기가 약 1.5 nm에서 약 10 nm까지의 범위에 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 그래핀 시트로 도입되는 홀들은 크기가 약 1.5 nm에서 약 100 nm까지의 범위에 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 그래핀 시트로 도입되는 홀들은 크기가 약 10 ㎚ 이상일 수 있다.
도 2는, 앞서 언급된 요소들 및 그것들의 범위들을 활용하여, 그래핀이 숫자 20으로 일반적으로 표시되는 바와 같이 활성화 가스로 어떻게 천공될 수 있는 지를 설명하는 예시적인 개략도를 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 산소 또는 질소일 수 있는 활성 가스 스트림(22)은 기압 아르곤 또는 헬륨 플라즈마일 수 있는 플라즈마(24)에 노출되어 활성화 가스 스트림(26)을 생성할 수 있다. 활성화 가스 스트림(26)은 그 다음 0.1 초에서 120 초까지의 제어된 길이의 시간 동안 그래핀 시트(10)와 상호 작용하는 것이 가능하게 된다. 그래핀 시트(10)와 활성화 가스 스트림(26)의 상호 작용은 안에 배치되는 복수의 홀들(32)을 갖는 천공된 그래핀 시트(30)를 생성한다. 홀들(32)의 주변은 공정 조건들과 관련되는 작용기들로 보충된다. (도 2에서 X로 확인되는) 작용기들은 -H, -O, -OH, -N, -NH, -NH2일 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 도 2에서의 홀들(32)의 수 및 배치가 예시적이고 비제한적인 것으로 의미된다는 점이 인지될 것이다. 본원에 논의되는 바와 같이, 그래핀 시트 내에 도입되는 천공들의 수 및 크기는 변화되는 다수의 요소들을 통해 조절될 수 있다.
일부 실시예들에서, 도 3에서 보여지는 바와 같이, 실질적으로 그래핀 시트(10)와 동일한 그래핀 시트(36)는 일반적으로 숫자 40으로 표시되는 합성 시트를 형성하기 위해 성장 기판(38) 상에서 활성화 가스와 접촉될 수 있다. 일부 실시예들에서, 성장 기판(38)은 구리 기판일 수 있다. 이전 실시예와 유사한 방식으로, 플라즈마에 의해 활성화되는 가스 스트림은 합성 시트(40)에 투입되고, 복수의 적절하게 크기 조정된 개구부들(42)이 그래핀 시트(36)에 형성된다. 일부 실시예들에서, 그래핀 시트(36)는 거기에 홀들의 도입에 이어 분리되거나 성장 기판(38)에서 다른 기판 또는 매트릭스로 옮겨질 수 있다.
일부 실시예들에서, 도 4에서 보여지는 바와 같이, 천공된 그래핀(30/36)은 중합체 매트릭스(48)로 옮겨져 중합체 합성물(50)을 형성한다. 중합체 합성물(50)의 중합체 매트릭스(48)는 특히 제한적인 것은 아니고, 관련 분야에 알려진 임의의 타입의 중합체 매트릭스가 사용될 수 있다. 중합체 매트릭스(48)는 그래핀 시트(36)의 개구부들(42)과 정렬될 필요가 없는 복수의 홀들(52)을 포함한다. 더욱이, 홀들(52)은 개구부들(42)보다 통상적으로 훨씬 더 크다. 중합체 매트릭스는 열가소성이거나, 열경화성이거나, 탄성 중합체형일 수 있다. 일부 실시예들에서, 천공된 그래핀을 포함하는 중합체 합성물들은 센서 응용들에서의 사용을 위해 전기적 전도성일 수 있다. 다양한 실시예들에서, 중합체 합성물들 내에서의 천공된 그래핀의 양은 중합체 합성물의 중량으로 약 0.1% 내지 약 90% 사이의 범위에 있을 수 있다. 그러한 실시예는 메탄으로부터 CO2를 분리시키기 위해 사용될 수 있다.
전술한 것에 기반하여, 본 발명의 이점들은 손쉽게 명백하다. 개시된 방법론을 활용하여, 다수의 일관되게 크기 조정된 홀들이 그래핀 시트를 통해 획득될 수 있다. 결과적으로, 그래핀 시트는 일정 나노 크기의 성분들의 투과를 확실하게 가능하게 하는 반면에 다른 성분들을 차단하는 홀들을 구비할 수 있다. 결과적으로, 유체/가스 필터들로서 사용되는 그래핀 막들이 매우 다양한 응용들에서 사용될 수 있다. 개시된 공정은 또한 대규모 제조 공정으로 그래핀에서 홀들을 생성하는 것에 도움이 되는 것으로 신뢰된다.
본 발명이 개시된 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 당업자는 이것들이 단지 본 발명의 예증이 된다는 점을 손쉽게 이해할 것이다. 다양한 변경들이 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 행해질 수 있다는 점이 이해될 것이다. 본 발명은 지금까지 설명되지 않고, 본 발명의 사상 및 범위에 적합한 임의의 수의 변형들, 변경들, 대체들 또는 균등한 배열들을 포함하도록 변경될 수 있다. 부가적으로, 본 발명의 다양한 실시예들이 설명되었지만, 본 발명의 양태들이 설명된 실시예들의 일부만을 포함할 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 따라서, 본 발명은 전술한 설명에 의해 제한되는 것으로 보여지지 않아야 한다.

Claims (15)

  1. 활성화 가스 스트림을 생성하기 위해 가스의 스트림을 플라즈마에 노출시키는 단계;
    상기 활성화 가스 스트림을 그래핀 시트 쪽으로 향하게 하는 단계; 및
    상기 활성화 가스 스트림으로 상기 그래핀 시트를 천공하는 단계를 포함하는 그래핀을 천공하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 그래핀 시트에서 원하는 개구부 크기들을 획득하기 위해 상기 그래핀 시트에 상기 활성화 가스 스트림의 적용을 제어하는 단계를 더 포함하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 천공하는 단계 이전에 상기 그래핀 시트 및 금속 기판의 합성 시트를 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 천공하는 단계 후에 상기 그래핀 시트 및 중합체 기판의 합성 시트를 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    직경이 5 ㎚ 미만의 원하는 개구부 크기를 획득하는 단계를 더 포함하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    직경이 10 ㎚ 미만의 원하는 개구부 크기를 획득하는 단계를 더 포함하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    직경이 1.5 ㎚ 미만의 원하는 개구부 크기를 획득하는 단계를 더 포함하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    크기가 약 0.5 ㎚에서 약 1.5 ㎚까지의 범위에 있는 원하는 개구부 크기들을 획득하는 단계를 더 포함하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    원하는 범위의 개구부 크기들을 획득하기 위해 상기 활성화 가스 스트림이 상기 그래핀 시트에 가해지는 시간의 양을 조정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 그래핀 시트에서 원하는 범위의 개구부 크기들을 획득하기 위해 상기 활성화 가스 스트림과 상기 그래핀 시트 사이의 스탠드 오프 거리를 조정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 그래핀 시트에서 원하는 개구부 크기를 획득하기 위해 상기 활성화 가스 스트림과 상기 그래핀 시트 사이의 거리를 조정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 그래핀 시트에서 원하는 개구부 크기를 획득하기 위해 상기 그래핀 시트 상에 상기 활성화 가스 스트림의 접촉 체류 시간을 조정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 그래핀 시트에서 원하는 개구부 크기를 획득하기 위해 상기 활성화 가스 스트림에 가해지는 플라즈마 전력의 양을 조정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 활성화 가스로서 산소, 질소 또는 그것의 조합들 중 하나를 선택하는 단계; 및
    상기 활성화 가스 스트림에서 단지 3% 활성 가스를 활용하는 단계를 더 포함하는 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 활성화 가스 스트림이 상기 그래핀 시트에 가해지는 시간의 양;
    상기 활성화 가스 스트림과 상기 그래핀 시트 사이의 거리;
    상기 그래핀 시트 상의 상기 활성화 가스 스트림의 접촉 체류 시간; 및
    상기 활성화 가스 스트림에 가해지는 플라즈마 전력의 양 중 하나 이상을 조정함으로써 상기 그래핀 시트에서 원하는 개구부 크기를 획득하는 단계를 더 포함하는 방법.
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