신소재 개발 청신호… 나노 소재 내부구조 처음으로 밝혔다

2015.09.23 18:11
최시영 책임연구원이 전자현미경 장비를 이용해 실험하고 ㅇ다 - 재료연구소 제공
최시영 책임연구원이 전자현미경 장비를 이용해 실험하고 있다 - 재료연구소 제공
물질은 크기가 극도로 작아지면 고유의 특성이 변한다. 금은 노란색에 가깝지만 미세한 가루로 만들수록 푸른색, 붉은색으로 바뀌는 것이 대표적인 예다. 물질에 따라서는 색깔 뿐 아니라 전기전도도 등 여러가지 특징이 다양하게 바뀌기도 한다.
 
하지만 소재 크기가 작아졌을 때 왜 이런 변화가 생기는지는 과학적으로 밝혀내기 어려웠다. 국내 연구진이 소재의 크기가 극도로 작아졌을 때 나타나는 현상을 시각적으로 처음 규명했다.
 
최시영 재료연구소 재료설계분석연구실 책임연구원팀은 첨단 전자현미경을 활용해 소재를 아주 작게 만들 때 발생하는 현상을 들여다보는데 성공했다고 23일 밝혔다. 나노미터(1㎚=10억분의 1m)단위의 현상을 직접 관찰하는데 성공한 것은 이번이 처음이다.
 
최 연구원은 머리카락 약 10만분의 1 수준까지 분석가능한 수차보정 주사투과전자현미경으로 나노 상태의 전자세라믹 소재에서 나타나는 전자물리 현상을 관찰한 결과, 4나노미터의 얇은 전자세라믹 소재에서 분극 현상(전기가 흐르는 현상)을 일으키는 덩어리 형태의 격자들이 한 방향으로 정렬된 모습을 관찰했다.
 
지금까지 이런 현상은 관측하기 어려워 시뮬레이션 등을 통해 예측하는 데 그쳤다. 재료연구소 측은 해당 기술이 소형 메모리나 전자기기 등 전자분야 소재, 부품제조와 2차전지 효율을 높이는 소재 설계에 활용될 수 있을 것으로 보고 있다.
 
최시영 연구원은 “이번 연구 결과는 소형 메모리나 전자기기 등 전자 분야 소재 및 부품 제조에 영향을 줄 것으로 기대된다”며 “다른 여러 소재에서 나타나는 현상도 규명해 신소재 개발에 도움이 될 수 있도록 노력할 것”이라고 밝혔다.
 
이번 연구성과는 과학저널 사이언스 및 네이처커뮤니케이션즈, 네이처 나노테크놀로지 등 여러 저명 학술지에 차례로 소개됐다.
 
재료연구소 제공
재료연구소 제공

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