기계/재료

최초로 나선형 카이랄성 탄소나노튜브 단편 합성

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중국과기대 두핑우(杜平武) 연구팀은 최초로 나선형 카이랄성 탄소나노튜브 단편을 합성함과 아울러 해당 단편의 원편광 발광(Circularly polarized luminescence, CPL) 성질에 대한 심층 연구를 수행했다. 해당 성과는 "AngewandteChemie"에 게재됐다. 탄소나노튜브 재료는 뛰어난 기계적, 전기학적 및 광학적 성질을 보유하고 있기에 나노과학기술 및 전자학 분야에서 매우 주요한 역할을 한다. 하지만 전통적인 제조 방법은 탄소나노튜브 성장을 제어하기 어렵기에 금속 나노튜브 및 반도체 나노튜브의 무작위 혼합물만 획득할 수 있다. 유기화학적 상향식 합성 방법은 고순도 탄소나노튜브를 제조하는 이상적인 방법이다. 튜브모양 비평면 공액 대환식 화합물은 큰 π 시스템, 확정된 크기 및 형태를 보유하고 있기에 관심사로 떠오르고 있다. 또한 사슬 말단 효과(Chain-terminal effect)가 존재하지 않을 뿐만 아니라 높은 대칭성 및 변형에너지를 보유하고 있기에 π 공액 대환식 화합물은 탁월한 광전기학적 성질을 나타낸다. 따라서 유기 광전기 분야에서 거대한 응용 잠재력을 갖고 있다. 특히 큰 비대칭 인자 및 높은 PL 양자 수율을 보유한 카이랄성 공액 대환식 화합물은 카이랄성 광학 분야에서 응용의 이상적인 선택이다. 하지만 특정된 크기 및 지름을 보유한 전체 π 공액 카이랄성 나노튜브 단편 제조는 어려움으로 되고 있다. 연구팀은 초기단계의 탄소나노튜브 새 구조 합성 및 광물리학적 성질에 대한 연구를 기반으로 안트라센을 다환방향족탄화수소의 구조 유닛으로 교묘하게 이용하여 최초로 나선형 카이랄성 탄소나노튜브 단편을 합성했다. 그 다음 자외선 가시광선, 형광, 핵자기공명, 원이색성 및 CPL 스펙트럼을 이용하고 이론적 계산을 결합해 해당 탄소나노튜브 단편의 광물리학적 성질을 연구했다. 평면 안트라센 단량체에 비하여 해당 카이랄성 π 공액 대환은 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼에서 뚜렷한 적색편이를 나타냄과 아울러 매우 강한 원편광 발광을 나타내는바 기존의 가장 좋은 CPL 활성재료에 비하여 성능이 100배 이상 향상됐다. 해당 성과는 새로운 나선형 카이랄성 튜브모양 공액 재료를 합성함과 아울러 높은 CPL 활성 재료 설계/제조 및 해당 재료를 템플릿으로 단일 카이랄성 탄소나노튜브를 제조하는데 새 아이디어를 제공했다.

진주모층 모방 격막 개발로 리튬전지 내충격 성능 향상

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중국과기대 야오훙빈(姚宏斌)/니융(倪勇)/위수훙(俞書宏) 연구팀은 생체공학 원리를 이용하여 진주모층 모방 격막을 제조하여 리튬전지를 효과적으로 보호함과 아울러 안전위험을 감소시켰다. 해당 성과는 "Advanced Materials"에 온라인으로 게재됐다. 다공성 폴리올레핀은 우수한 전기화학적 안정성을 보유하고 있기에 리튬이온전지 격막에 광범위하게 이용된다. 배터리의 양극과 음극 사이 단락을 방지하는 절연층인 폴리올레핀 내부의 다공성 구조는 배터리 충방전 과정에서 리튬이온 통과에 유리하지만 기계적 성능이 차하다. 특히 격막이 외부의 국부적인 충격을 받을 경우 그 내부 공극 구조가 변형되어 균열 및 부분 공극의 폐쇄를 초래하기에 리튬전지의 성능 및 안전성에 영향을 미친다. 현재 세라믹 나노입자 코팅층으로 폴리올레핀 격막의 열안정성 및 전해액에 대한 침윤성을 향상시키고 있지만 나노입자 코팅층은 국부적인 외력 충격 작용에 효과적으로 견디기 어렵기에 충방전 과정에서 배터리 내부에 필연적으로 불균일한 리튬이온 유동이 발생하여 전극의 아래위 부분에 불균일한 리튬 침적을 유발하며 심지어 리튬 덴드라이트(Dendrite) 생성을 초래한다. 상기 문제점을 해결하기 위해 연구팀은 폴리올레핀 격막 표면에 진주층 모방 규치적 구조를 구축했다. 진주모 모방 코팅층은 층간 슬립 작용을 통해 힘을 받는 면적을 확장시킴으로써 격막 내부 공극 구조를 효과적으로 보호하여 배터리 내부의 균일한 리튬이온 유동을 유지한다. 상업용 세라믹 격막을 사용한 소프트 패킹 배터리(Soft-packing battery)에 비하여 진주층 모방 격막을 이용한 소프트 패킹 배터리는 충격을 받을 경우 작은 개로 전압 변화, 양호한 순환 안전성 및 고안전성을 나타낸다. 두 가지 격막으로 조립한 소프트 패킹 배터리에 대한 충격시험을 수행한 결과, 진주모층 모방 격막은 양호한 배터리 보호 작용을 보유하고 있을 뿐만 아니라 많은 안전위험을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 동 연구는 진주층 모방 인성(Toughness) 증가 격막을 제조하는 방법을 제안함과 아울러 이론적 시뮬레이션 및 실험 테스트를 통해 해당 격막이 리튬전지의 내충격 성능을 향상시킬 수 있음을 입증함으로써 리튬전지의 안전성 향상에 새 경로를 개척했다.

중국산 복강경 로봇 개발

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중국이 자체 개발한 투마이(图迈)TM 복강경 수술 로봇이 상하이에서 로봇 보조 복강경 근치적 전립선적출술(RALRP)을 완성했다. 이는 중국산 복강경 수술 로봇이 완성한 첫 RALRP수술로서 어려운 비뇨외과에서 복강경 수술 로봇이 달성한 획기적인 성과이다. 근치적 전립선적출술은 초기 전립선암에 대한 근치요법이다. 기존의 복강경 수술과 비교할 경우, 로봇 보조 수술은 실제 입체 수술 시야, 정밀 제어 손목형 기계 등 장점을 보유하고 있기에 수술 시간을 단축하고 수술 상처를 줄이며 신경과 혈관 보호에 유리할 뿐만 아니라 환자 만족도도 높다. 현재, 미국의 85% 이상의 전립선 적출술은 로봇 보조 수술로 완성한다. 로봇 보조 수술은 최근 외과 발전의 방향과 추세이지만 중국의 로봇 보조 수술 시스템은 수입에 의존하기에 가격과 유통채널에 큰 한계가 있다. 투마이TM 복강경 로봇 시스템은 성능이 우수하여 다양한 특수 수술 보조 기능을 구현한다. 투마이TM 복강경 로봇은 기본 기술에서 자체 혁신을 달성하고 산업화 과정에서 일련의 "병목" 문제를 해결했다. 동종 수입 제품에 비해 의사의 조작 경험을 최적화하고 설비 유지보수와 재료소모 비용을 절감할 수 있다. 현재, 임상 시험과 산업화를 안정적으로 추진하고 국가약품감독관리국의 "혁신 의료기기 특별심사절차"에 들어갔다. 복강경 로봇은 수술 로봇의 가장 중요한 연구 방향으로 의료기기 분야의 항공모함으로 불린다. 투마이TM 로봇의 전립선 적출술에서의 성공적인 응용은 중국산 복강경 로봇이 좁은 해부 공간에서의 복잡한 병증 수술을 진행할 수 있는 능력을 구비하였음을 의미한다. 향후, 중국산 복강경 로봇 제품의 출시는 국제 첨단 기술을 임상에 보급하고 관련 주변 제품의 발전을 추진하며 의료 지출과 환자의 경제적 부담을 크게 경감할 전망이다.

무염소 표백 기술 펄프의 "배독" 및 "표백"

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치루(齐鲁)공업대학교 바이오소재재료친환경제지 국가중점실험실, 펄프제지과학기술 교육부중점실험실에서 공동 개발한 포플러 화학 펄프 세정 고효율 표백 기술이 전문가 검증을 거쳐 국제선진 수준에 도달했다. 전통적인 염소 표백은 일정량의 환경 유해물질을 생성하여 표백 폐수의 생화학적 처리가 어렵고 주기가 길며 과정이 복잡하다. 또한 식품포장지 등에 잠재적 위험을 가져다준다. 연구팀은 포플러 화학 펄프 세정 고효율 친환경 표백 신기술을 개발하여 전통 염소 표백의 일반적인 기술적 문제를 해결함과 아울러 백색도와 물리 성능이 우수한 고강도 펄프를 획득했다. 해당 기술은 친환경 화학적 방법과 생물화학적 방법의 ECF(Elemental chlorine free), TCF(Total chlorinefree) 표백 시리즈 기술을 포함한다. 해당 신기술은 기존의 ECF와 TCF 표백에 비해 펄프의 백색도를 1.7 %-3 % 향상시키고 표백 폐수의 생화학적 기능을 크게 개선시켰으며 표백 폐수 중의 화학적 산소요구량을 15% 이상 감소시켰다. 생물학적 효소 연화와 심층 분해 기술로 제조한 포플러 화학 펄프는 에너지 소모를 20% 감소할 수 있다. 품질검사기관의 검사 결과, 포플러 화학 펄프의 각종 물리적 성능 지표는 모두 국제 동종 제품보다 우수했다. 대조군 펄프와 비교 결과, 주요 강도 지표는 약 10% 향상되었고 백색도는 2% 이상 향상되었다.

세계 첫 액체상태 완전 유연성 지능로봇 개발

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톈진대학교 정밀기기·광전자공학대학 황셴(黄显) 연구팀은 세계 첫 액체상태 완전 유연성 지능로봇을 성공적으로 개발해 유연전자산업 및 인체삽입의료기기 분야에 획기적 돌파구를 마련함으로써 손오공의 "72가지 변신술"을 구사할 수 있는 "혈관의사"를 양성할 전망이다. 해당 성과는 "Advanced Science"에 게재되었다. 유연전자소자는 초박, 유연성 및 확장 가능한 "유사피부" 특성을 보유하고 있기에 의료, 통신 등 분야에 광범위한 응용전망이 있다. 이론적 차원에서 유연전자기술로 개발한 초소형 "연체" 로봇은 반복적 형태 변화가 가능해 운동, 채취, 수송, 촉각감응 등 기능을 구현할 수 있다. 하지만 현 단계의 "연체로봇"은 전통적 강성(rigidity) 센싱 소자 및 회로에 의존하는데 이는 성능 구현을 심각하게 저해한다. 현대사회의 다원화된 수요에 비추어 "완전 유연성" 로봇 개발이 시급하다. 연구팀은 자연계의 해파리, 윤충 등 유연한 강장동물과 플랑크톤으로부터 영감을 받고 액적의 유연 무정형(amorphous) 특성 및 유연전자소자의 초박 유연 특성을 이용해 참신한 "지능 액적"—액체상태 완전 유연성 지능로봇을 구축했다. 해당 초소형, 완전 유연성, 프로그램 제어가 가능한 액체상태 지능로봇은 다양한 환경조건에서 운동, 변형, 센싱·측정 등을 구현할 수 있다. 해당 로봇은 양호한 운동 및 환경적응 능력을 보유하는 외에 온도센서, 습도센서, 광학센서, 응력센서, 글루코스센서, 식품독소센서 등 다양한 센서와 무선 에너지 수집 모듈을 탑재하므로 향후 유전자 서열측정, 화학합성, 약물전달 등 영역에 응용될 수 있다. 한마디로 인체에 진입해 검사·치료할 수 있는 "혈관의사"로 거듭날 전망인바 매우 중요한 과학적 의미와 응용가치가 있다.

전압 변화시켜 이중층 그래핀의 초전도 제어

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스페인, 미국, 중국, 일본 등 국가의 전문가들로 구성된 국제연구팀은 매우 작은 전압 변화만으로도 이중층 그래핀(bi-layer graphene)의 초전도성을 개폐할 수 있음으로 전자설비에서의 용도를 개선할 수 있음을 발견했다. 이는 앞서 수행된 왜곡 이중층 그래핀 및 그에서 표현된 초전도/절연영역 교체 능력 관련 연구를 기반으로 획득한 새 발견이다. 2011년에 텍사스대학교 오스틴캠퍼스의 이론물리학자 Allan MacDonald 등은 2차원 재료의 한 원자층이 상대적으로 다른 원자층에 비해 조금 왜곡될 시 적층 2D 재료에서의 전자 거동을 설명할 수 있는 모형을 연구했다. 관련 연구방법을 왜곡 이중층 그래핀에 응용한 결과, 약 1.1°의 매우 특정적인 각도(마법의 각)에서 전자 이동속도가 갑자기 100배 이상 느려지는 등 기이한 비정상적 운동방식을 나타냈다. 2018년에 매사추세츠공과대학교 물리학자는 최초로 1.1° 왜곡된 층상 그래핀시스템을 구축했다. 해당 그래핀시스템은 탁월한 성능을 나타냈는데 특히 고온 조건에서 예상외로 초전도성을 보유했다. 그 후 왜곡 이중층 그랜핀에서 초전도성이 발견되면서 Twistronics 회전각전자학이라 불리는 새 학문분야가 탄생해 연구 붐을 일으켰다. 층상 2D재료의 기이한 속성은 아마도 입자 간 상호작용과 연관이 있다. 전자가 속도를 늦출시 상호작용이 더 부각되어 각 전자 간의 상관성은 강해진다. 일반적으로 전자는 원자궤도에서 거의 제각각 원자핵을 둘러싸고 돌며 가장 적은 유효에너지로 양자상태에 진입한다. 하지만 “마법의 각” 그래핀에서는 다르다. 다시 말해 전자의 운명이 전자 간 상호작용에 의해 결정될 경우 재미있는 현상이 발생한다. 최근 몇 년 동안 MacDonald 연구팀은 3,4,5층 그래핀과 기타 유망한 재료 특히 전이금속 칼코게나이드(chalcogenide)의 적층방식 연구를 통해 비범하면서도 유용한 현상을 탐색 중이다. 최근 국제연구팀은 "마법의 각" 그래핀 재료가 교체적 초전도 및 절연상(insulating phase)을 나타낼 수 있으며 또한 매우 낮은 전압변화 조건에서 개폐됨을 발견했다. 이는 집적회로에 사용하는 전압과 유사해 전자설비에서의 실용성을 증대시킨다. 해당 결과를 얻기 위해 카탈루냐광학물리연구소 연구팀은 왜곡도가 기존보다 향상된 그래핀 초격자를 제조해 교차 절연상태/초전도상태 패턴이 생각보다 복잡함을 발견했다. 상기 "마법의 각" 그래핀 관련 연구 성과는 "Nature"에 게재되었다.

중국과학원, 고속 트랜지스터 개발

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중국과학원 금속연구소 선양(沈阳)재료과학국가연구센터 선진탄소재료연구부 연구팀은 최초로 쇼트키 접합을 이미터 접합으로 하는 수직 구조 트랜지스터 "실리콘-그래핀-게르마늄 트랜지스터"를 개발하여 성공적으로 그래핀 기반 트랜지스터의 지연 시간을 1000배 이상 단축시키고 차단 주파수를 메가헤르츠에서 기가헤르츠로 증가시켰다. 해당 성과는 "Nature Communications"에 게재되었다. 해당 연구 성과는 그래핀 기반 트랜지스터의 성능을 향상시켰다. 또한 향후 테라헤르츠 분야의 고속 장치에 적용됨으로써 초고속 트랜지스터의 궁극적 달성을 위한 기반을 마련했다. 1947년에 최초의 바이폴라 접합 트랜지스터가 미국 벨연구소에서 탄생됨에 따라 인류 사회는 정보 기술의 새 시대를 열었다. 지난 수십 년간 헤테로 접합 바이폴러 트랜지스터와 열전자 트랜지스터 등 고속 장치에 관한 연구가 잇달아 발표되었지만 더 높은 주파수에 대한 병목 현상이 존재했다. 헤테로 접합 바이폴러 트랜지스터의 차단 주파수는 최종적으로 기저 이전 시간의 제한을 받고 열전자 트랜지스터는 무공, 저저항의 초박형 금속 기저 제조 어려움에 봉착했다. 기존의 그래핀 기반 트랜지스터는 일반적으로 터널링 이미터 접합을 채택하는데 터널링 이미터 접합의 배리어 높이가 트랜지스터의 고속 전자 장치로의 발전을 심각하게 제한한다. 연구팀은 반도체 박막과 그래핀 이전 기법을 이용하여 연구 성과를 도출했다. 기존의 터널링 이미터 접합과 비교할 경우, 실리콘-그래핀 쇼트키 접합은 최대 온 전류와 최소 이미터 접합 전기용량을 나타냄으로써 장치의 총 지연 시간을 1000배 이상 단축하고 장치의 차단 주파수를 기존의 약 1.0MHz에서 1.2GHz로 증가시켰다. 실험 데이터에 기반한 모델링을 통해 해당 장치의 테라헤르츠 분야에서의 잠재력과 미래 트랜지스터 개발에서의 의미를 입증했다.

초해상도 광학현미경-전자현미경 관련 이미징 획득

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중국과학원 생물물리연구소 쉬타오(徐濤) 연구팀은 쉬핑융(徐平勇) 연구팀과 공동으로 일반 전자현미경 시료조제 후 형광을 유지하는 광전환 형광단백질을 개발함과 아울러 최초로 에폰(Epon) 처리 후 고정된 동일층 초박형 샘플의 초해상도 광학현미경-전자현미경 관련 이미징을 획득하였다. 해당 성과는 "mEosEM withstands osmium staining and Epon embedding for super-resolution CLEM"라는 제목으로 "Nature Methods"에 게재되었다. 단백질 등 분자는 세포 내 특정된 위치에서 단백질 기계(Protein machine)로 조립되어 생물학적 기능을 발휘한다. 따라서 단백질 등 분자가 세포 내에서의 정밀 위치결정에 관한 연구는 단백질 기계의 조립 및 분자 메커니즘을 규명하는데 매우 중요하다. 전자현미경은 서브 나노미터급 공간 해상도를 보유하고 있으며 생명과학 분야의 필수적인 연구 도구이다. 하지만 기존에 전자현미경 이미지 중 표적 단백질의 위치결정은 매우 어렵다. 해당 연구는 초해상도 광학현미경 및 전자현미경 이미징 분야의 연구를 대폭 추진함으로써 생물학 분야에 광범위하게 응용될 전망이다.

중국 "투명 해양" 관측 시스템 획기적인 발전 취득

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칭다오(青岛)해양과학기술시범국가실험실(해양시범국가실험실로 약칭) 선대 플랫폼 중의 하나인 "둥팡훙(东方红) 3"호 신형 해양종합조사선은 쿠로시오속류 종합고찰 임무를 원만히 마치고 귀항했다. 이번 항행에서 해양시범국가실험실과 해양역학과정 및 기후기능실험실 공동 연구팀은 서북태평양 쿠로시오속류에 자체 개발한 중위도 대형 부표 관측 시스템을 설치하고 심해 해중 부표 시스템의 실시간 업그레이드 작업을 완성했다. 서북태평양 쿠로시오속류 해역은 글로벌 해양과 대기역학 과정이 가장 활발한 지역으로 전체 태평양 나아가 글로벌 기후 변화에 영향을 미치는 핵심 구역이다. 연구팀은 열대서태평양 실시간 과학관측망을 구축하고 자체 개발한 대형 부표를 성공적으로 해황이 더 악렬한 쿠로시오속류 주축 북쪽 지역에 설치했는데 여러 번의 태풍 후에도 여전히 안정적으로 운행되고 있다. 현재까지 20세트의 심해해중부표와 3세트의 대형 부표 및 1000여개의 관측 설비를 설치하여 수심 5,800미터, 연속 5-6년의 온도, 염도 및 해류 등 데이터를 획득했다. 유도결합과 음향통신기술을 결합하여 최초로 심해 6,000미터 수심 데이터를 실시간 전송하였고 또한, 중국의 베이더우(北斗) 위성을 통해 대용량 데이터를 실시간 전송하였다. 2009년부터 해양시범국가실험실은 중국 난하이에 세계적으로 규모가 가장 큰 지역 해양 관측 시스템인 중국 난하이 해중부표 관측망을 구축하여 남중국해 해양 환경 장기 관측 능력을 형성했다. 해당 시스템의 규모는 KESS, OSNAP 등 기타 지역 해중부표 관측망보다 훨씬 크다. "둥팡훙 3"호는 기존의 남중국해 고찰에서 이미 8세트의 해중부표 관측 시스템을 업그레이드했다. 해양시범국가실험실은 인도양 핵심해역에서 자체 개발한 "바이룽(白龙)" 부표 기술을 기반으로 심해 수중 유도결합 전송과 특수 나일론 로프의 국산화를 달성했다. 또한, 시스템 통합을 최적화하여 고도로 국산화된 차세대 심해 기후 관측 부표 시스템을 개발하고 있다. 4,000미터 이상 해심 해역에서 해면 기상, 해기 플럭스 및 수심 0-700미터의 온도, 염도, 해류 단면 측정 데이터를 실시간으로 원활하게 전 세계 통신 시스템으로 전송하여 중국과 국제 사회의 해양 관측, 연구 및 서비스를 지원했다. 호주, 인도네시아, 말레이시아, 태국 및 케냐 등 국가와 협력하여 인도양에 일련의 "바이룽" 부표를 설치하여 글로벌 해양 관리에 동참했다. 남위 8도, 동경 100도의 바이룽 부표 기지는 세계기상기구 번호 53041을 부여받아 실시간 데이터를 글로벌 통신 네트워크 GTS에 전송한다. 해양시범국가실험실의 "투명 해양" 프로젝트는 "2양 1해(대서양, 인도양, 중국 난하이)" 핵심 해역에 500여 세트의 해중 부표, 부표 관측 시스템을 설치하고 일부 회수했다. 현재까지 100여 세트의 심해 위치고정 관측 시스템이 안정적으로 운행 중이다. 해양 해중 부표 관측의 고주파 샘플링, 데이터 실시간 전송 등 병목 문제를 돌파하고 아울러 글로벌 해양 열대 및 중고위도 해양-대기 대형 부표를 성공적으로 개발하여 중국의 해양 위치고정 관측 기술을 세계 선진 수준으로 이끌었다. "투명 해양"은 연합국의 "해양과학 및 지속가능발전 10년 계획(2021-2030)"의 6대 로드맵에 인입되었다.

그래핀 베이스 고속 트랜지스터 제조

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중국과학원 금속연구소 선양(沈陽)재료과학 국가연구센터 선진탄소재료연구부 연구팀은 최초로 쇼트키 접합(Schottky junction)을 이미터 접합(Emitter junction)으로 하는 수직구조 트랜지스터 "규소-그래핀-게르마늄 트랜지스터"를 개발하여 그래핀 베이스 영역 트랜지스터의 지연시간을 1,000배 이상 단축시킴과 아울러 차단주파수를 MHz에서 GHz 영역으로 향상시킴으로써 향후 THz 영역의 고속 소자에 응용될 전망이다. 해당 성과는 "Nature Communications"에 온라인으로 게재됐다. 1947년, 벨 실험실에서 첫 양극성 접합 트랜지스터(Bipolar junction transistor, BJT)를 개발하여 인류사회의 정보기술 새 시대를 열었다. 지난 십여 년 동안 BJT의 작동 주파수 향상이 연구의 핵심으로 되었으며 바이폴러 트랜지스터(HBT) 및 열전자 트랜지스트(HET) 등 고속 소자가 개발됐다. 하지만 주파수를 한층 더 향상시키는 과정에서 HBT의 차단주파수는 최종적으로 베이스 영역 주행시간의 제한을 받고 HET는 무공극, 저저항초박형 금속 베이스 영역 제조가 어려운 문제점이 존재한다. 최근 그래핀은 성능이 뛰어난 2차원 재료로 떠오르고 있다. 따라서 그래핀을 베이스 영역 재료로 트랜지스터를 제조할 데 관한 방안이 제안됐다. 그래핀의 원자급 두께로 베이스 영역 주행시간의 제한을 제거할 수 있을 뿐만 아니라 그래핀의 초고속 캐리어 이동도(Carrier mobility)로 고품질 저저항 베이스 영역 달성을 일조할 수 있다. 기존의 그래핀 베이스 영역 트랜지스터는 보편적으로 터널 이미터 접합을 사용했다. 따라서 터널 이미터 접합의 퍼텐셜 장벽은 해당 트랜지스터 기반 고속 전자소자 개발을 매우 크게 제한했다. 연구팀은 반도체 박막 및 그래핀 전이 공법을 통해 최초로 쇼트키 접합을 이미터 접합으로 하는 수직구조 규소-그래핀-게르마늄 트랜지스터를 제조했다. 기존의 터널 이미터 접합에 비하여 규소-그래핀 쇼트키 접합은 현재까지 최대의 온 상태(On state) 전류 및 최소의 이미터 접합 전기용량을 보유함으로써 가장 짧은 이미터 접합 충전시간을 획득할 수 있기에 소자의 총 시간지연을 1,000배 이상 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라 소자의 차단주파수를 약 1.0MHz에서 약 1.2GHz로 향상시킬 수 있다. 연구팀은 해당 수직구조 트랜지스터의 다양한 물리적 현상에 대하여 분석함과 아울러 실험 데이터 모델링을 기반으로 해당 소자는 THz 영역에서 작동할 수 있는 잠재력을 보유하고 있음을 발견했다. 이는 그래핀 베이스 영역 트랜지스터의 성능을 대폭 향상시킴으로써 향후 초고속 트랜지스터 개발에 기반을 마련했다.