그래핀과 그래핀 나노플레이틀렛과 같은 그래핀 계열의 나노물질은 뛰어난 물리적, 기계적 및 화학적 특성을 가지고 있다. 이러한 우수한 특성을 통해 그래핀은 전자 및 에너지 저장 시스템을 포함한 다양한 응용 분야에서 큰 잠재력을 가지고 있다. 그래핀 기반 전자 소자 응용의 범위를 더욱 확대하기 위해서는 그래핀의 전자적 상태를 적절히 조절하고 그 결과로 나타나는 전기적 특성을 제어하는 것이 중요하다. 그래핀에 은 나노입자를 증착하는 것은 그래핀 표면의 전자적 상태를 변화시키는 하나의 방법이 된다.
또한 대면적의 그래핀을 얻는 것에 대한 이점으로 인해, 다층 그래핀은 다양한 전기화학 응용분야에서 사용되고 있다. 다층 그래핀으로 구성된 판상 형태의 나노구조인 그래핀 나노플레이틀렛은 에너지 장치 응용에서 전기화학 전극으로서 유리한 특성을 나타낸다. 그래핀 나노플레이틀렛 기반의 은 나노입자 전극은 음이온 교환막 연료전지 및 알칼리형 연료전지에서 고가의 탄소 기반의 백금 전극에 대한 비용 효율적인 대안으로 사용될 수 있다. 따라서 알칼리성 전해질에서 산소 환원 반응을 위한 은 나노입자/그래핀 나노플레이틀렛 전극의 촉매 활성을 향상시키는 것이 중요하다.
집중된 레이저 조사를 기반으로 하는 광환원 공정은 그래핀 표면에 형태 제어된 은 나노입자를 합성하기 위한 효과적인 방법으로 간주될 수 있다. 광환원 공정에서 은 나노입자는 질산은 용액에서 레이저에 의해 유도된 광여기를 통해 그래핀 상에서 환원된다.
첫 번째 주제에서는 집중된 레이저 조사에 의해 단일층 그래핀 내에서 선택적으로 은 나노입자가 형성되는 것을 통해 p-형 도핑 효과를 보고한다. 주사 전자 현미경 분석을 통해 광환원 공정 중 레이저가 머무는 시간과 파워를 조절하여 은 나노입자의 형태 특성을 제어할 수 있음을 관찰했다. 또한 광환원 공정을 통해 그래핀 기반의 전계 효과 트랜지스터 구조의 그래핀 채널에 은 나노입자를 선택적으로 장식함으로써 p-형 도핑 효과를 입증했다. 이는 채널 저항의 감소와 디락 포인트 전압의 변화로 확인되었다. 추가적으로, 광환원 공정 이전에 레이저로 가열된 그래핀 채널 위에 은 나노입자의 성장이 더욱 두드러졌음을 관찰했다. 이 발견은 레이저 가열이 그래핀의 전기적 특성을 조절하는 효율성을 향상시킨다는 것을 시사한다.
두 번째 주제에서는 광환원 공정을 통해 은 나노입자를 그래핀 나노 플레이틀렛 위에 증착함으로써 은 나노입자/그래핀 나노플레이틀렛 전극의 순환 전압법을 보고한다. 이 분석을 통해 은 나노입자 증착 중 레이저 조사 횟수를 증가시킴으로써 은 나노입자/그래핀 나노플레이틀렛 전극의 산소 환원 반응의 활성을 향상시킬 수 있는 가능성을 확인했다. 결과적으로, 광환원 공정을 통해 제조된 은 나노입자/그래핀 나노플레이틀렛 전극이 음이온 교환막 연료전지 및 알칼리형 연료전지에서 전기화학 전극으로 효과적으로 활용될 수 있음을 확인했다.