- 서울대 박정원 교수 등 공동 연구…’사이언스‘ 게재

[디지털데일리 김도현 기자] 국내 연구진이 세계 최초 성과를 냈다. 핵생성 과정을 원자 수준에서 직접 관찰하는 데 성공했다. 삼성미래기술육성사업이 지원했다.

29일 서울대 화학생물공학부 박정원 교수, 한양대 에리카 캠퍼스 기계공학과 이원철 교수, 미국 로렌스버클리국립연구소 등은 첫 관차 소식을 전했다.

연구 결과를 담은 '원자핵이 결정화되는 과정에서 일어나는 비결정상과 결정상 사이의 가역적 전이' 논문은 세계적인 학술지 사이언스에 게재되기도 했다.

원자가 모여 물질이 만들어지기 위해서는 ’핵생성‘ 과정이 필수적이다. 하지만 핵이 만들어지는 과정이 너무나 빠른 속도로 일어나고 원자의 크기 또한 수 옹스트롬 정도로 작아 직접 관찰하기가 어려웠다. 핵생성 과정을 설명하는 여러 이론들이 있지만, 실험을 통한 증명에는 한계가 있었다

공동 연구팀은 원자 한 개의 두께만큼 얇은 그래핀 막 위에 금(金) 나노 결정을 합성해 세계 최고 성능의 초고속 투과전자현미경으로 핵생성 과정을 세계 최초로 관찰하는 데 성공했다.

공동 연구팀은 원자들이 무질서하게 뭉친 덩어리 구조(비결정상)가 됐다가 정렬을 이루며 결정을 형성한 구조(결정상)도 되는 상태를 반복하는데 결정의 크기가 커짐에 따라 점차 원자들이 정렬된 구조로 유지되면서 결정상의 상태가 되는 핵의 생성 과정을 밝혀냈다.

박정원 교수는 “결정핵이 만들어지는 과정을 발견하고 이를 실험으로 검증 고체 물질이 형성되는 과정의 근본 원리를 밝혔다”고 설명했다.

이원철 교수는 “박막 증착 공정의 극히 초기 상태를 실험으로 재현했다”며 “이를 응용하면 향후 반도체 소재·부품·장비 분야의 원천 기술을 확보하는데 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.

<김도현 기자>dobest@ddaily.co.kr