[뉴스토마토 이지은 기자] 2차원 소재 합성에 사용되는 다양한 표면 패턴을 갖는 단결정 전이금속 기판을 합성하는 실용적인 방법이 제시됐다. 향후 단결정 2차원 소재를 반도체 웨이퍼 크기로 만드는 등 유용한 물성을 가진 새로운 소재의 합성 및 발견이 활발해질 것으로 전망된다.
기초과학연구원(IBS) 다차원 탄소재료 연구단 펑딩 그룹리더 연구팀은 중국, 스위스 연구진과 함께 그래핀과 같은 고성능 2차원 소재 합성을 위한 금속 기판의 표면 패턴을 다양화하는 데 성공했다고 28일 밝혔다.
2차원 단결정 소재 합성에 필요한 단결정 금속 박막은 패턴의 종류가 한정적이었는데, 기초과학연구원과 공동연구진이 이번에 30여종의 다양한 표면 패턴을 가진 단결정 금속 박막을 대면적으로 합성한 것이다.
지난해 5월 소재 제조에 사용되는 금속 기판이 단결정 소재 대면적화의 열쇠를 쥐고 있음을 증명한 바 있는 공동연구진은 이번에 다양한 밀러 지수를 갖는 금속기판을 합성할 수 있는 방법을 제시했다.
고 밀러 지수를 갖는 대면적 단결정 구리 박막 형성 메커니즘. 자료/과기정통부
개발된 기술을 활용하면 다양한 표면 패턴의 금속 박막을 대면적으로 합성할 수 있다. 기판 선택의 폭이 넓어진 만큼, 향후 적절한 기판을 골라 합성하고자 하는 소재의 배향을 조절하며 원하는 물성을 가진 고성능 2차원 소재 합성을 가능하게 할 것으로 기대된다.
연구진은 이번 연구에 쓰인 구리, 니켈뿐만 아니라 다양한 금속을 대면적 단결정 금속 박막의 형태로 제조할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 단결정 금속 박막 응용의 폭을 더욱 넓힌 것이다.
펑딩 IBS 그룹리더는 "다양한 결정면을 가진 대면적 단결정 금속 박막의 제작은 재료 과학 분야의 오랜 숙원과제였다"며 "이번 연구를 통해 합성된 대면적 단결정 금속 박막은 다양한 단결정 2차원 소재 합성을 위한 주형, 특정 화학 반응만을 선택적으로 일으키는 촉매 등 여러 방면에 사용될 수 있을 것"이라고 말했다.
한편 이번 연구 성과는 세계 최고 권위의 학술지 네이처(Nature) 온라인 판에 게재됐다.
이지은 기자 jieunee@etomato.com
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