KAIST 오사무 테라사키 교수팀…관련 논문 네이처 게재

▲메조포러스 실리카 준결정의 실제 모양(왼쪽)과 원자배열을
나타내는 투과전자현 미경 이미지(왼쪽 아래 및 오른쪽 사진).
ⓒ2012 HelloDD.com

국내 연구진이 '메조포러스(mesoporous)' 준결정(quaicrystal) 구조에 대한 의문을 푸는 열쇠를 제공했다. 

KAIST(총장 서남표)는 EEWS 대학원 소속 오사무 테라사키 교수 연구팀이 불규칙적인 입자구조를 가지고 있는 준결정 '메조포러스 실리카(quasicrystalline mesoporous silica)' 합성에 성공하고 준결정 성장 과정을 분석하는 새로운 방법을 개발했다고 24일 밝혔다. 

연구팀이 제시한 이론은 연성물질인 '교질(micelles)' 입자 형성시 불규칙하게 나타나는 준결정 현상을 과학적으로 규명하는 토대를 만든 것으로, 관련 논문은 네이처(Nature) 7월호에 게재됐다. 

과학자들은 그동안 연성물질(solidified version of soft matter systems)에서 발견되는 메조포러스 준결정 구조를 체계적으로 설명하는데 많은 어려움을 겪어왔다. 하지만, 이번 연구를 통해 얻은 연성물질 내 준결정 성장에 대한 이론적인 근거는 앞으로 이 분야에 대한 연구를 촉진시켜 나노 구조를 가진 신소재 물질 개발에 박차를 가할 것으로 예측된다. 

연성물질의 메조포러스 준결정은 높은 대칭균형(high symmetry)과 나노 스케일(nano scale)보다 더 큰 특성적 크기(large characteristic length scale)를 가지고 있어 광학적 특성을 자유자재로 조절할 수 있는 물질을 구현할 수 있다. 이를 활용하면 태양광을 사용하는 친환경적 에너지 저장 및 변환 기술 개발에 응용되어 지속가능한 에너지의 저장, 사용 및 재생산 기술 발전에 큰 도움을 줄 것으로 예상된다.
 

▲메조포러스 실리카 준결정의 결정구조를 3차원 모델로
나타낸 모식도. 각각 다른 세가지 다각형이 서로 정돈되어
결합, 메조포러스 준결정을 구성한다. 
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준결정(quasicrystal)은 준주기적 결정(quasiperiodic crystal)의 줄임말로서 금속 같은 일정한 규칙으로 배열된 결정 물질과 유리와 같은 비결정 물질의 중간 성질을 가지는 제 3의 고체(solid)로 최근 발견되었으며 2011년에는 노벨화학상이 이 분야 연구에 수여되기도 했다.

테라사키 교수는 “높은 대칭성(high symmetry)을 가지는 준결정의 발견은 물질의 광학적 성질을 쉽게 조절해 가시광 영역대의 포토닉 크리스탈을 구현할 수 있다”며 “물질의 광학적 에너지 흡수를 조절 할 수 있는 이 기술은 향후 에너지 저장(energy harvesting)의 핵심기술이 될 수도 있을 것이다”라고 말했다.

한편 이번 연구는 KAIST EEWS 대학원의 오사무 테라사키 교수와 스웨덴 스톡홀름 대학이 공동으로 수행했다.

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