연세대 연구팀, 세상에서 가장 얇은 1차원 유리 결정 제작

세상에서 가장 얇은 1차원 유리 결정을 만든 공동 연구진. 왼쪽부터 연세대 이양진 박사, UC버클리 최영우 박사, 연세대 김관표 교수. /연세대

국내 연구진이 세상에서 가장 얇은 1차원 유리 결정을 제작하는 데 성공했다.

김관표 연세대 물리학과 교수는 10일 사면체 구조의 결합 방식을 제어한 1차원 게르마늄(Ge)황(S) 구조체를 최초로 합성했다고 밝혔다.

산화규소(SiO2)는 규소-산소 사면체(tetrahedral)가 서로 연결된 구조를 갖고 있다. 사면체 사이의 결합 방식 변화에 따라 다양한 3차원 구조체를 만들 수 있는 게 특징이다. 결합이 규칙적이면 석영 결정(크리스탈)이 형성되며, 결합이 매우 불규칙한 비정질일 때는 일상생활에서 많이 사용되는 유리가 된다.

연구팀은 나노튜브 합성 템플릿을 이용해 사면체 결합 방식을 제어한 게르마늄 칼코겐화합물 반도체 1차원 체인 구조체를 합성하는 데 성공했다. 여기서 더 나아가 연구팀은 초고분해능 투과전자현미경을 이용해 새로운 물질 구조 분석에도 성공했다. 원자 단위 이미징을 통해 1나노미터(㎚·10억분의 1m) 미만의 두께를 갖는 세상에서 가장 얇은 1차원 유리 결정을 만들어 낸 것이다.

연구팀은 “이번 연구는 원자 수준에서 사면체 구조의 결합 방식을 제어할 수 있음을 실험적으로 보였을 뿐만 아니라, 나노튜브 합성 템플릿을 이용한 새로운 저차원 나노물질에 대한 탐구 가능성이 기대된다”고 설명했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘ACS나노’에 지난달 26일 온라인 게재됐다.

참고자료

ACS Nano, DOI : https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c01968

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