고려대, 2차원 신물질 '맥신' 관측기술 최초 개발

신소재공학부 김세호 교수팀, 맥신에서 높은 불순물 함량 발견

고려대 신소재공학부 김세호 교수(왼쪽)와 막스플랑크 연구소 Baptiste Gault 모습. (사진=고려대 제공) *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]이주영 인턴 기자 = 고려대 신소재공학부 김세호 교수 연구팀과 막스플랑크 연구소 Baptiste Gault 연구팀이 2차원 물질 '맥신'을 원자 단위에서 관찰하는 기술 개발에 최초로 성공했다고 29일 밝혔다.

이번 연구결과는 재료과학 권위 학술지인 어드밴스드 머티리얼즈 (Advanced Materials, IF = 29.4 (2022))에 지난 22일(현지시간)에 온라인 게재됐다.

맥신(MXene)은 금속층과 탄소층이 교대로 쌓인 2차원 나노물질이다. 맥신은 높은 전기전도성을 갖추고 여러 화합물로 조합할 수 있어 배터리, 반도체, 촉매, 의료, 전자기기, 센서 등 다양한 분야에서 활용될 수 있는 꿈의 신소재라 불린다.

하지만 구조 및 화학조성을 분석하기 어려운 얇은 구조여서 제조 과정에서 생긴 불순물 존재 여부와 맥신 구조 내부에 삽입된 알칼리 이온의 존재 가능성을 알 방법이 없었다. 이러한 어려움 때문에 사용 안전성을 위한 정제 처리 방법에 관한 연구도 미흡했다고 한다.

연구팀은 초고해상도와 화학분해능 원자 탐침 단층 현미경을 활용해 정확한 불순물 함량을 분석했다고 전했다.

최첨단 원자 탐침 단층 현미경(atom probe tomography)은 3차원 원자 단위를 분석하거나 화학적 정량 분석을 가능하게 한다. 또한 100억 분의 1미터 단위의 공간 분해능과 모든 원소에 대해 동일한 화학분해능을 가지고 있어 나노물질을 분석하는 데 매우 적합하다고 한다.

연구진은 맥신의 조성과 구조를 측정하고 해석한 결과, 맥신이 기존에 알려져 있던 화학구조와 달리 순도가 낮다는 사실을 밝혀냈다고 전했다.

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