나노 소재 다양한 성질 한 번에 측정 '융합 나노 현미경' 개발

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표준연 "나노 영역에서 융복합 신소재·장비 연구 촉진"

(대전=연합뉴스) 정찬욱 기자 = 한국표준과학연구원(KRISS)은 나노분광이미징팀이 나노 소재가 가진 다양한 성질을 한 번에 측정할 수 있는 융합 나노 현미경을 개발했다고 5일 밝혔다.

원자힘현미경, 광유도력현미경, 전기힘현미경의 기능을 합친 현미경이다.

렌즈 대신 미세한 기능성 탐침으로 시료를 두드려 그 안팎을 들여다보는 방식으로, 나노물질의 형상과 광학적·전기적 성질을 단 한 번의 스캔으로 동시에 측정할 수 있다.

융합 현미경이 있어야 하는 대표적인 나노 소재는 이중층 그래핀이다. 단층 그래핀보다 기계적 강도와 유연성, 열전도율이 높아 응용 잠재력이 뛰어난 물질로 꼽힌다.

각 층에 가해지는 전압을 달리하거나 겹친 각도를 변형하면 초전도성을 비롯한 다양한 물성을 띤다.

연구팀은 융합 나노 현미경을 이용해 이중층 그래핀에서 나타나는 독특한 적외선 흡수반응 원리를 나노 영역에서 밝혀냈다.

그래핀은 이중층으로 구성하면 단층 구조일 때와 달리 적외선을 흡수하는 영역이 생겨난다.

연구팀은 이 같은 현상이 그래핀 두 층 간의 전하 불균형으로 발생한다는 점을 융합 현미경을 통해 확인하고, 인위적으로 전하 불균형을 조절해 적외선 흡수 성질을 제어할 수 있다는 것을 실험을 통해 입증했다.

이번에 개발한 현미경은 기존 원자힘현미경의 구조를 크게 바꾸지 않고 제작할 수 있어 산업 현장에 적용하기 유리하다. 융합 나노 현미경이 상용화할 수 있는 수준으로 개발된 첫 사례라고 연구팀은 설명했다.

앞으로 측정 물성을 광·전기적 성질 외에 자기적 성질까지 확대하면 나노 영역에서 광·전·자기적 성질을 동시에 관찰할 수 있다.

이를 활용하면 나노 영역의 양자물질을 포함한 다양한 융복합 신소재 물성 연구를 가속해 나노 소재·부품·장비 개발에 기여할 것으로 기대된다.

이번 연구 성과는 광학 분야 저명 학술지 '라이트: 사이언스 앤 애플리케이션'에 지난달 온라인 소개됐다.

jchu2000@yna.co.kr

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