우리나라 과학기술인이 주축이 된 연구팀이 소재 크기를 극도로 작게 만들면 새로운 성질이 나타난다는 사실을 세계 처음으로 ‘시각적으로’ 밝혔다.
연구 주역은 최시영 재료연구소 재료설계분석연구실 책임연구원과 정성윤·양찬호 KAIST 교수, 오상호 포스텍 교수, 엄창범 미국 위스콘신 메디슨대학 교수(이하 최 연구팀)다.
최 연구팀은 금 입자가 눈에 보이는 크기일 때는 금색을 띠지만 나노미터(㎚) 크기로 줄이면 다양한 색상과 특징을 나타낸다는 사실을 증명했다.
여기서 한발 더 나아가 이 같은 방법으로 전자세라믹 소재를 아주 작고 얇게 만들면 새로운 전자물리 현상이 발현된다는 점을 시각적으로 입증하는 데 성공했다.
연구 과정에서 엄 교수는 산화물 박막 연구장비 PLD(Plasma Laser Deposition)를 이용해 소재를 나노미터 크기로 만들고, 최 연구원과 참여 교수들은 이를 재료연이 보유한 수차보정 주사투과전자현미경으로 원자 구조를 분석했다.
4나노미터 얇은 소재를 분석한 결과, 분극 현상(전기가 흐르는 현상)을 일으키는 각 단위격자들이 덩어리 형태로 한 방향에 정렬되는 현상을 나타냈다.
이번 연구는 특정 소재 크기를 조절하면 전자기뿐 아니라 다양한 현상이 나타난다는 사실을 과학적으로 증명했다는 것에 의미가 있다.
관련 산학연 전문가는 이번 연구 성과가 소형 메모리나 전자기기 등 전자 분야 소재 및 부품 제조에 영향을 미칠 것으로 전망했다.
이번 연구는 미래부 글로벌 프런티어 하이브리드 인터페이스 사업과 재료연구소 자체 지원 아래 수행됐고 관련 성과는 사이언스지에 소개됐다.
최시영 책임연구원은 “첨단 소재를 개발하는 연구만큼 기초 소재를 이해하고 해석하는 재료분석 연구도 중요하다”며 “첨단현미경을 활용한 소재 분석 연구를 지속적으로 수행해 국내 신소재 개발과 소재산업에 기여하겠다”고 말했다.
창원=임동식기자 dslim@etnews.com
