GIST(광주과학기술원·문승현)는 김봉중 신소재공학부 교수 연구팀이 금속-절연체 상전이 특성이 있는 이산화바나듐(VO₂) 와이어의 굵기가 상전이 과정에 어떻게 영향을 미치는지를 규명했다고 19일 밝혔다.

절연물질 중 하나인 이산화바나듐은 섭씨 68도에서 일어나는 금속-절연체 간 상전이 현상으로 인해 전기적·광학적 스위칭 소자와 센서로 쓰일 수 있어 많은 주목을 받고 있다. 

연구팀은 전기가 통하는 금속 상태에서 온도 변화에 따라 전기가 통하지 않는 절연체로 변화하는 현상을 살펴보기 위해 이산화바나듐 와이어의 굵기를 조절했다.

연구팀에 따르면 응력 저항과 활성화에너지가 낮을수록 상전이에 필요한 에너지 장벽이 낮으므로 T가 가장 상전이가 잘 일어나고 M2는 상대적으로 상전이가 일어나기 어렵다.

상전이 현상은 전기적·광학적 스위칭 소자와 센서, 차세대 메모리, 차세대 디스플레이 등 다양한 분야에 적용할 수 있다.

김봉중 교수는 "이번 연구결과는 금속-절연체 전이물질의 속성과 특성을 근본적이고, 총체적으로 밝혀낸 것"이라며 "앞으로 금속-절연체 상전이의 열역학적, 전기적 이해의 폭을 넓히고 차세대 에너지와 기능소자의 감도를 조절하는데 적용될 것으로 기대된다"고 말했다.

이번 연구성과는 나노분야 권위지인 '나노레터스'(Nano Letters) 2일자에 게재됐다.