세계 최초 결정핵 생성 과정 검증, 세계적 학술지에 게재
세계 최초 결정핵 생성 과정 검증, 세계적 학술지에 게재
  • 문규리 기자
  • 승인 2021.01.29 07:00
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박정원 기초과학연구원(IBS) 나노 입자 연구단 연구위원(서울대 화학생물공학부 교수) 연구팀이 세계 최초로 결정핵 생성 과정을 실험을 통해 검증하는데 성공했다고 28일 밝혔다.

이 연구는 미국 로렌스버클리국립연구소(Lawrence Berkeley National Laboratory)와 공동으로 진행됐다. 반도체 소재⋅부품 장비 분야 원천 기술 확보에 활용될 것으로 전망된다.

 

결정핵 생성과정 도식./자료=삼성전자

연구 결과는 학계에서 난제로 여겨졌던 결정 핵 생성 원리를 제시한 것을 인정받아 세계적인 학술지 '사이언스(Science)' 28일자(현지 시각) 게재됐다.

원자가 모여 물질이 만들어지기 위해서는 '핵생성(nucleation)' 과정이 필요하다. 하지만 핵 생성 과정 속도가 너무 빠르고, 원자 크기가 1 옹스트롬(백억분의 1m )정도로 작아 결정핵 생성 과정을 직접 관찰하는 것은 불가능했다.

박정원 교수 연구팀은 원자 한 개의 두께만큼 얇은 그래핀 막 위에 금(金) 나노 결정을 합성해 초고속 투과 전자 현미경으로 핵 생성 과정을 실험을 통해 검증하는데 성공했다.

 

금 원자가 결정핵으로 성장하는 과정./자료=삼성전자

이를 통해 원자들이 처음부터 규칙적으로 정렬을 이루며 결정을 형성한다는 기존의 핵 생성 이론과는 다른 이론을 제시했다. 원자들이 처음에는 무질서하게 뭉친 덩어리 구조였다가 결정을 형성한 구조를 반복하는데 이때  결정의 크기가 커짐에 따라 결정핵 과정으로 성장하는 것을 실험을 통해 관찰한 것이다.

박정원 교수는 "고체물질이 형성되는 과정의 근본 원리를 밝혔다"며 "향후 반도체 소재⋅부품 장비 분야 원천 기술 확보에 활용이 기대된다"고 말했다.

한편 삼성미래기술육성사업은 국가 미래 과학기술 연구 지원을 위해 삼성전자가 지원하고 있는 사업이다. 2013년부터 1조5000억원을 지원하고 있으며, 현재까지 634개 과제에 8125억원을 집행했다.

 



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