한국 연구진, 세계 첫 결정핵 생성 순간 관찰..'사이언스'지 게재

류선우 기자 입력 2021. 1. 29. 10:36
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[금 나노 결정의 탄생 순간을 촬영한 고해상도 전자현미경 동영상 (사진=공동연구팀)]

한국 연구진이 핵이 생성되는 과정을 세계에서 최초로 관찰하는 데 성공했습니다.

이원철 한양대 에리카캠퍼스 기계공학과 교수와 전성호 박사, 박정원 서울대 화학생물공학부 교수, 미국 로렌스 버클리국립연구소가 주도한 국제 공동연구팀은 세계 최초로 핵 생성을 원자 수준에서 직접 관찰하는 데 성공했다고 오늘(29일) 밝혔습니다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '사이언스'에도 게재됐습니다.

논문 제목은 '원자핵이 결정화되는 과정에서 일어나는 비결정상과 결정상 사이의 가역적 전이(Reversible disorder-order transitions in atomic crystal nucleation)'입니다.

공동 연구팀은 원자 한 개의 두께만큼 얇은 그래핀 막 위에 전자빔을 받으면 금 원자를 방출하는 나노 물질을 합성했습니다. 

이렇게 합성된 시편을 미국 로렌스 버클리 국립연구소가 보유한 세계 최고 성능의 전자현미경을 이용해 관찰에 성공했습니다.

관찰 결과, 핵 생성 과정은 금 원자들이 '무질서하게 뭉친 덩어리 구조'와 '원자가 정렬된 결정 구조'의 두 상태를 가역적으로 반복하며 진행됐습니다.

이는 결정 구조의 핵이 먼저 형성된 후, 그 구조를 유지하며 커질 것이라는 전통적인 이론과 배치되는 새로운 발견입니다.

박정원 교수는 "과학적 관점에서 결정핵 생성의 새로운 기작을 발견하고 이를 실험적으로 검증해 고체 물질이 형성되는 과정의 근본 원리를 밝혔다"고 말했습니다.

이번 연구는 한국연구재단의 4단계 두뇌한국21 사업과 기초과학연구원 등 정부 지원과 삼성미래기술육성사업 등 민간 지원을 받아 진행됐습니다.

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