그래핀 이용 액체 속 원자 관찰… KAIST 이정용 교수 - 육종민 박사팀 개발

국내 연구진이 액체 속 변화를 원자 수준에서 살펴볼 수 있는 기술을 개발했다.

KAIST 신소재공학과 이정용 교수와 육종민 박사팀은 그래핀을 이용해 액체 속에서 결정이 만들어지는 과정을 원자 수준에서 관찰할 수 있는 기술을 개발했다고 5일 밝혔다. 그래핀은 흑연에서 벗겨낸 한 겹의 탄소원자 막으로 얇고 투명하면서도 전기적, 물리적 특성이 좋아 산업적 활용성이 커 ‘꿈의 신소재’로 불린다.

연구진은 탄소로 이뤄진 ‘그래핀 액상 용기’를 만들고 여기에 백금 원자가 들어 있는 액체를 넣어 결정으로 성장하는 과정을 관찰했다. 백금 원자는 용액 속에서 따로 떨어져 있다가 가까이 있는 것부터 결합하는데, 이 과정에서 백금 결정의 크기가 커지기 위해서는 결정들의 방향성이 맞아야 한다는 사실을 연구진은 이번에 확인했다.

그래핀 용기는 두께가 얇고 전자빔의 산란이 적어 내부에 담긴 시료를 투명하게 볼 수 있는 한편 강도가 높아 진공 상태에서도 액체의 증발 없이 가둘 수 있다.

지금까지 원자를 관찰할 때 사용하던 투과전자현미경(TEM)은 고진공 상태에서 작동하기 때문에 액체 시료를 넣으면 모두 증발했다. 이 때문에 액체를 관찰하기 위해서는 규소화합물로 용기를 만든 다음 그 안에 액체를 넣어두는 방법을 썼다. 그러나 이럴 경우 원자의 크기는 수 nm(나노미터·1nm는 10억분의 1m)에 불과하지만 용기의 두께가 수십 nm에 이르기 때문에 해상도가 떨어진다는 단점이 있었다. 이정용 교수는 “앞으로 사람의 혈액 속에서 일어나는 유기물이나 무기물, 바이러스 반응까지도 규명할 수 있을 것”이라고 말했다. 이번 연구 결과는 ‘사이언스’ 6일자에 실렸다.

김수비 동아사이언스 기자 hello@donga.com