[충청뉴스 이성현 기자] 한국원자력연구원은 중성자과학부 김규 박사가 미국 로렌스버클리 국립연구소 황진웅·모성관 박사, 캘리포니아대 연구팀과 진행한 ‘초전도 층상 물질 이리듐-다이텔루라이드(IrTe2)의 단층화’ 연구가 국제학술지에 게재됐다고 3일 밝혔다.
세계 최초로 성공한 이번 단층화 연구는 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 온라인판에 개제됐다.
반데르발스(van der Waals force) 물질은 약하게 층층이 결합된 구조를 가진 물질로, 그래핀처럼 한 층을 떼어내거나, 다른 종류의 층들을 쌓아 새로운 성질의 물질로 만들기 쉽다. 이번 연구는 이러한 특성을 활용해 다양한 응용이 기대되는 신소재를 개발한 것이 핵심이다.
연구진은 이론계산과 여러 실험으로 단층 결정의 속성이 달라진 원인까지 밝혀냈다. IrTe2의 성질이 변한 것은 층 사이 활발한 상호작용이 그 원인이다.
기존 3차원 결정에서 텔루륨은 맞닿은 다른 층 텔루륨과 전자를 공유한다. 그러나 층 분리로 인해 상호작용이 사라지면 텔루륨은 같은 층 이리듐 원자의 전자를 흡수하고, 전자를 뺏긴 이리듐 원자들은 서로 강하게 결합하는 이합체를 형성한다. 구조가 바뀌면서 물질의 성질도 변하게 된 것이다.
규 박사는 이번 연구에서 이론적 방법을 통한 소재물성 예측 및 분석을 주로 담당해 핵심역할을 수행했다.
김규 책임연구원은 “반데르발스 물질의 특이한 양자역학적 성질을 활용하면 신소재 개발 가능성이 무궁무진하다”며 “층간 상호작용을 변화시켜 물질의 성질을 바꾸고 원리를 규명한 이번 경험을 토대로, 앞으로 소자기술 응용 방안을 논의할 수 있을 것”이라고 설명했다.
