[테크월드=선연수 기자] 기초과학연구원(IBS) 다차원 탄소재료 연구단 펑딩 그룹리더(UNIST 특훈교수) 연구팀이 중국, 스위스 연구진과 함께 다양한 표면 패턴을 가지는 금속 박막의 대면적화의 폭을 넓혔다.
그래핀과 같은 2차원 단결정 소재는 합성에 필요한 단결정 금속 박막의 패턴 종류가 한정적이었으나, 공동연구진이 연구를 통해 30여 종의 다양한 표면 패턴을 가진 단결정 금속 박막을 A4 용지보다 큰 대면적(39×21cm)으로 합성하는 데 성공했다.
공동연구진은 먼저, 구리 단결정을 절단해 원하는 패턴을 가진 파편(시드)을 얻었다. 표면 패턴은 소고기의 마블링처럼 결정을 절단하는 방향에 따라 달라진다. 이어 파편을 구리 다결정에 부착한 뒤, 녹는점에 가까운 고온(1020℃)에서 수 시간 동안 어닐링(Annealing)시킨다. 어닐링은 금속이나 유리를 일정한 온도로 가열한 다음 천천히 식혀 내부 조직을 고르게 해 물성을 변화시키는 과정을 말한다. 이때 파편 주변 결정들이 파편과 동일한 패턴으로 재배열되고, 점점 넓은 범위로 확장된다. 결과적으로 박막 전체에 걸쳐 동일한 패턴을 갖는 단결정으로 변화한다.
IBS 펑딩 그룹리더는 “다양한 결정면을 가진 대면적 단결정 금속 박막을 제작하는 것은 재료 과학 분야의 오랜 숙원과제였다. 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 의미를 밝혔다.
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