KIST, 꿈의 신소재 맥신 대량 생산길 열어

한국과학기술연구원(KIST·원장 윤석진)은 이승철 한·인도협력센터장팀이 맥신의 자기수송(자기장 변화로 물질 전기 저항이 변하는 현상) 특성을 이용해 표면 분자 분포를 예측하는 방법을 개발했다고 17일 밝혔다. 불가능했던 맥신 대량생산의 길이 열릴 것으로 기대된다.

맥신은 금속층과 탄소층이 교대로 쌓인 2차원 나노물질로 전기전도성이 높고 여러 금속화합물과 조합할 수 있어 반도체나 전자기기, 센서 등 다양한 산업에서 활용할 수 있다.

맥신을 제대로 활용하려면 표면 분자 종류·양 파악이 중요한데, 표면에 덮인 분자가 불소일 경우 전기전도성이 낮아져 전자파 차폐 효율이 떨어진다. 하지만 두께가 1나노미터(㎚)에 불과해 고성능 전자현미경으로도 표면 분자 분석에 며칠이 소요돼 대량생산이 불가능했다.

연구팀은 맥신의 자기수송 특성을 계산해 다른 추가 장치 없이 대기압·상온에서 맥신 표면에 흡착된 분자 종류와 양을 분석하는 데 성공했다.

맥신에서 예측된 홀산란인자

개발 프로그램으로 맥신 표면을 분석한 결과, 자기수송에 영향을 미치는 '홀산란인자'가 표면 분자 종류에 따라 변하는 것을 예측했다.

홀산란인자는 반도체 물질 전하 운반 특성을 나타내는 물리적인 상수다. 동일 맥신을 제조하더라도 홀산란인자가 불소인 경우 값이 가장 높은 2.49, 산소인 경우 0.5, 수산화물인 경우 1을 보였다. 이것으로 분자 분포를 분석할 수 있었다.

값이 1보다 낮은 경우 고성능 트랜지스터, 고주파 생성 소자, 고효율 센서, 광검출기 등에 활용 가능하다. 1보다 높으면 열전소재, 자기센서 등에 응용할 수 있다.

이승철 센터장은 “이번 성과를 바탕으로 균일한 품질을 가진 맥신의 대량생산이 가능해질 것으로 기대한다”고 밝혔다.

한편 KIST 한·인도협력센터는 계산과학 이론, 소스코드 및 소프트웨어(SW) 분야 연구를 수행하고 있다. 인도봄베이공대(IIT Bombay) 등 대학·연구기관과 협력연구를 수행한다.

이번 연구는 나노과학 분야 국제학술지 '나노스케일'에 '올해의 주목할 만한 논문'으로 선정됐으며, 6월 28일 게재됐다.

김영준 기자 kyj85@etnews.com