한국과학기술원(KAIST·총장 이광형)은 최벽파 신소재공학과 교수팀이 이상헌 이화여대 화학신소재공학과 교수팀과 원자 단층 촬영 기술로 나노입자 표면에 존재하는 리간드 분자 3차원 분포를 최초로 규명했다고 9일 밝혔다.
리간드는 금속 나노입자 합성 시 발생하는 유기 분자다. 입자 간 응집을 방지할 뿐만 아니라 입자 형태와 각종 특성을 조절한다. 리간드 분포를 분석하려면 원자단위 공간 분해능, 높은 경량 원소 검출 민감도를 가진 3차원 분석 기술이 필요하다. 아직 나노입자 표면 리간드 분포를 3차원에서 관찰한 사례는 없다.
최 교수팀은 원자 단층 촬영 현미경을 활용, 서로 다른 세트리모늄 리간드 3차원 분포를 원자단위에서 관찰하는데 성공했다. 원자 단층 촬영 현미경으로 바늘 모양의 가공된 시편 표면 원자들에 고전압·고에너지 펄스를 가해 증발시켜 검출기에 충돌시켰다. 충돌 위치와 순서, 충돌 원자 질량 대 전하비를 이용해 3차원 원자 분포를 재구성했다.
연구팀은 세트리모늄, 할라이드 리간드 사이에 기존 알려지지 않았던 상호작용이 존재하며 이것이 나노입자 최종 형태와 산화 저항 특성을 결정한다는 것도 규명했다.
최 교수는 “이번 연구로 얻은 결과는 근본적인 나노입자 합성 이해를 높이고 우수 특성을 가진 나노입자를 설계하는데 응용될 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.
한편 장규선 KAIST 신소재공학과 박사과정, 김세호 독일 막스플랑크 연구소 연구원이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈' 7월 14일자 온라인판에 게재됐다. 한국연구재단 과학기술분야 기초연구사업인 중견연구자지원사업 지원을 통해 수행됐다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
