"복잡할수록 더 잘 만들어진다"…카이스트, 나노입자 역설 최초로 규명
카이스트·스탠퍼드 연구팀, '성분 집중' 현상 발견
친환경 에너지 소재 등 첨단산업 이끌 원리 제시
[출처: 카이스트]
(서울=연합인포맥스) 서영태 기자 = 카이스트가 여러 금속을 섞을수록 오히려 더 균일한 나노입자가 형성되는 '역설적 현상'을 최초로 규명했다.
8일 학계에 따르면 카이스트 생명화학공학과 정희태 석좌교수 연구팀과 미국 스탠퍼드대학교 마테오 카르넬로 교수팀이 여러 금속을 섞으면 구조가 망가진다는 상식과 달리 복잡한 조성이 더 균일한 나노입자를 만든다는 사실을 처음으로 밝혀냈다.
머리카락 굵기의 약 10만분의 1수준의 작은 입자인 나노입자는 반도체·친환경 에너지·바이오 등 다양한 산업의 핵심 소재다. 나노입자는 성능을 위해 여러 금속을 섞는 '다성분' 구조로 발전하는 추세인데, 구성 원소가 많아질수록 정밀 제어가 어렵다.
카이스트·스탠퍼드 연구팀은 금속 원소 종류가 늘어날수록 입자의 성분이 한 방향으로 모이며 더 균일해지는 '성분 집중'에 주목했다. 그러면서 서로 다른 금속 원자가 경쟁적으로 결합하는 과정에서 무작위로 섞이는 게 아니라 안정적인 구조를 형성하는 새로운 원리를 찾아냈다. 여러 금속이 섞인 복잡한 나노소재를 원하는 형태로 정밀하게 설계할 가능성을 제시한 셈이다.
이 발견은 차세대 에너지·촉매 기술에 새로운 전환점이 될 전망이다.
정희태 카이스트 석좌교수는 "이번 연구는 나노입자 합성 과정에서 예상치 못한 '역설적 현상'을 발견하고 그 작동 원리를 규명했다는 점에서 의미가 크다"며 "이 원리를 활용하면 원하는 성능에 맞춰 금속 조성을 설계할 수 있어, 수소 생산, 이산화탄소 전환 등 에너지 공정의 효율을 높이는 고성능 촉매와 친환경 에너지 소재 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.
한편, 이번 연구는 카이스트 윤지수 박사과정생과 스탠퍼드대학교 오진원 박사가 공동 제1저자로 참여했고, 카이스트 정희태 석좌교수와 스탠퍼드대학교 마테오 카르넬로 교수가 공동 교신저자로 연구를 이끌었다. 독일 화학기업 BASF와 서울대학교도 공동 연구에 참여했다. 연구 결과는 세계 최고 권위 학술지인 사이언스에 7일 게재됐다.
[출처: 카이스트]
ytseo@yna.co.kr
서영태
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