'세계 최초' 위상금속 MoP 결정면 제어 단결정 합성 기술 개발

성신여대-동국대-한양대 공동연구
세계적 학술지 '어드밴스드 머트리얼즈(Advanced Materials)' 표지 논문 선정
핵심 원천기술 국내 특허 2건 출원

(윗줄 왼쪽부터) 성신여대 미래응용과학학과 김서현 석사과정생, 동국대 미래전지융합공학과 김정현 석사과정생, 한양대 응용화학과 박보근 석사과정생. (아랫줄 왼쪽부터) 성신여대 청정신소재공학과 한혁진 교수, 동국대 화공생물공학과 최민재 교수, 한양대 응용화학과 김병현 교수. (사진=성신여대 제공) *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]전수현 인턴 기자 = 성신여대 청정신소재공학과 한혁진 교수, 동국대 화공생물공학과 최민재 교수, 한양대 응용화학과 김병현 교수로 구성된 공동연구팀이 위상금속인 몰리브덴 인화물(MoP)의 결정면을 정밀하게 제어해 단결정 형태로 합성하는 원천기술을 세계 최초로 규명했다.

공동연구팀은 액체 금속 갈륨(Ga)을 활용한 화학기상증착법(Liquid-Metal-Assisted CVD)을 통해 원하는 결정면을 선택적으로 정밀하게 조절하고, 단결정 MoP를 높은 수율로 합성하는 새로운 기술을 구현했다.

특히 합성 온도를 정밀하게 제어함으로써 다양한 결정면의 선택적 성장을 가능하게 했다. 각 결정면에서 산소 환원 반응(ORR)을 통해 과산화수소(H₂O₂)를 생성하는 효율의 차이도 정량적으로 분석해 냈다.

MoP는 전이금속 인화물(transition metal phosphide)이라 불리는 화합물 중 하나로, 전기 및 화학 반응에 민감하게 반응하는 차세대 금속 소재로 꼽힌다.

MoP는 '위상금속'이라는 특수한 전자 구조를 지녀 결정면에 따라 전기적 특성이나 반응성이 크게 달라지는 특징이 있다. 이에 특정 결정면을 갖는 단결정 형태로 정밀하게 합성하는 기술이 필수적이다.

공동연구팀이 개발한 이번 기술은 고성능 위상금속 단결정을 높은 정밀도로 대면적 제조할 수 있다. 또한 다양한 결정면을 정밀하게 설계하고 반응 효율까지 조절할 수 있다.

한 교수는 "이번 연구는 액체 금속 기반 CVD가 MoP 단결정을 빠르고 정밀하게 합성할 수 있는 뛰어난 방법임을 입증한 사례"라고 설명했다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단의 나노소재기술개발사업, 우수신진연구사업과 연구개발특구진흥재단의 지원을 받아 수행됐으며 관련 기술에 대한 국내 특허도 2건 출원했다.

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