UNIST "종이접기 응용한 새로운 메타물질 개발"

김용태 2023. 12. 19. 11:37
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울산과학기술원(UNIST)은 일정한 방식으로 접는 종이접기를 응용해 새로운 물질을 만들어냈다고 19일 밝혔다.

UNIST에 따르면 화학과 최원영, 민승규 교수팀은 종이접기 패턴을 기반으로 2차원 금속-유기 골격체(MOF·Metal-Organic Framework)를 개발했다.

연구팀은 종이접기와 같은 변화가 가능한 골격체를 만들고자 금속 노드(Metal Node)와 유기 리간드(Organic Ligand)를 합성했다.

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분자 수준 2차원 금속-유기 골격체 제작…"양자 컴퓨팅 등 응용"
개발된 2차원 금속-유기 골격체 [울산과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지]

(울산=연합뉴스) 김용태 기자 = 울산과학기술원(UNIST)은 일정한 방식으로 접는 종이접기를 응용해 새로운 물질을 만들어냈다고 19일 밝혔다.

UNIST에 따르면 화학과 최원영, 민승규 교수팀은 종이접기 패턴을 기반으로 2차원 금속-유기 골격체(MOF·Metal-Organic Framework)를 개발했다.

또 분자 수준까지 확인하기 어려웠던 종이접기 형식의 작동 원리도 관측했다.

종이접기는 단순한 놀이를 넘어 기술 분야로 확장돼 태양 전지 셀, 의료 기기 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.

종이접기 작동 원리에서 영감을 받은 물질도 꾸준히 개발되고 있다.

다만 분자 수준의 물질 개발은 어려운 과제였다.

연구팀은 종이접기와 같은 변화가 가능한 골격체를 만들고자 금속 노드(Metal Node)와 유기 리간드(Organic Ligand)를 합성했다.

금속-유기 골격체는 구성 성분 특성에 따라 고체 물질에 유연성을 부여할 수 있다.

연구팀은 제작한 2차원 금속-유기 골격체를 X선의 회절 현상 측정을 통해 분석한 결과, 온도 변화에 반응하며 종이접기와 같은 작동 원리를 보인다는 것을 확인했다.

또 구조 변화에 따라 물질의 특성인 음성 푸아송비(NPR·Negative Poisson's ratio)의 특성도 발견했다.

대부분의 물체는 수평으로 힘을 주면 수직으로 늘어나는 데 반해, 몇몇 특정한 물질은 수직으로 줄어드는 특성을 보여주는데 이때 나타나는 계수를 음성 푸아송비라고 한다.

연구팀은 특이한 현상의 주요 원인을 유연한 구조적 구성 요소로 이뤄진 금속-유기 골격체의 내부 구조 배열 때문으로 분석했다.

물질의 고유한 유연성이 종이접기와 같은 움직임을 가능하게 하는 것인데, 이러한 특성은 자연에서 찾기 어려운 성질이 있는 메타물질에서 나타나는 특징이라고 연구팀은 설명했다.

연구진 모습 [울산과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지]

최원영 교수는 "분자 수준에서 종이접기 작동과 같은 움직임을 구현한 것은 독특한 기계적 특성을 갖춘 신소재를 발견한 것"이라며 "종이접기 작동 원리에 대한 연구는 앞으로 양자 컴퓨팅의 발전과 같은 특정 응용 분야에 새로운 길을 열 것으로 기대한다"고 말했다.

연구 결과는 국제 학술지 '네이처'(Nature)의 자매지인 '네이처 커뮤니케이션스'(Nature Communications)에 1일 온라인으로 게재됐다.

연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단의 중견연구자지원사업, 미래수소원기술개발사업, 선도연구센터지원사업, 글로벌박사양성사업과 환경산업기술원의 지원을 받았다.

yongtae@yna.co.kr

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