세계 최초...영국 권위지 네이처지 소개

한국과학기술원(KAIST) 화학과 유룡 교수팀은 세계 최초로 나노 다공성 실리카 물질을 합성하고 구조를 결정하는 데 성공했다고 22일 밝혔다.

유 교수팀의 개가는 영국의 권위있는 과학주간지 `네이처가 23일자 커버스토리로 보도했다. 유 교수팀은 논문 `삼차원 나노 다공성 물질의 기공 영상화를 소개하면서 원자배열이 불규칙한 실리카가 단결정으로 성장되지 않는다고 알려져 있으나 계면활성제를 사용, 일정한 온도 등 조건하에서 나노 다공성 실리카 물질을 결정 형태로 합성하는 한편 그 결정구조를 완벽하게 영상화하는 데 성공했다고 소개했다.

유 교수팀이 합성한 나노 다공성 물질은 현재보다 기억용량이 수천 배 이상 되고 연산속도가 10만 배 이상 빠른 컴퓨터 칩과 초 미세 소자를 제조하는 기초 신소재 개발에 획기적인 전기를 마련할 것으로 보인다.

이는 원자배열이 규칙적이어야만 결정으로 간주된다는 기존의 인식을 뒤엎은 것이며 나노 다공성 실리카 물질은 유리나 모래의 주성분인 산화규소(실리카)로 벌집이나 스펀지와 유사한 구조물을 형성한 뒤 이것을 100 만분의 1 정도로 축소시킨 형태의 나노구조물질(1나노미터=10억분의 미터)을 통칭한다.

이러한 물질은 구조내부가 무수히 많은 미세한 구멍으로 이뤄져 있어 새로운 촉매와 흡착제, 분리제제 등으로 활용될 수 있으며 향후 차세대 나노 반도체 물질을 개발하는 데 근간이 되는 신소재로, 최근 주요 선진국들의 집중적 연구대상이 되어 왔다.

또 나노 구조물질을 원하는 크기로 설계·제어하면 특정 단백질과 같은 일정한 크기의 분자만을 선택적으로 분리하거나 화학 반응 시킬 수 있으며, 의약품을 비롯한 복잡한 구조를 가지는 분자들의 촉매반응 선택도도 조절할 수 있게 될 것으로 보인다.

유 교수팀은 실리카로 이뤄진 나노 구조물질 틀 내부에 금속이나 탄소 원자를 채워 넣은 후 실리카 틀을 제거하면 직경이 수 나노미터에 지나지 않는 미세한 금속 나노선이나 탄소 나노튜브를 합성할 수 있는데 이러한 신물질 5개를 만들어 내기도 했다.

<헬로우디디 구남평기자>

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