백종범·유정우·박노정교수
상자성 탄소박막 대량 합성
흡착물질 다양한 활용 가능
해외 저명학술지에 소개도
UNIST는 백종범·유정우·박노정 교수 공동연구팀이 탄소 물질(유기물)이 상자성을 갖도록 합성하는 데 성공했다고 15일 밝혔다.
물질의 자기적 성질(자성)은 원자 속 전자의 자전 운동인 ‘스핀(spin)’에 의해 결정된다. 스핀 방향이 외부 자기장 방향과 일치할 때, 우리가 흔히 아는 자석의 성질이 나타난다.
탄소 원자들이 육각형으로 잘 정렬된 ‘그래핀’에서는 스핀 방향과 외부 자기장 방향이 서로 반대되므로 일반적인 자성이 나타나지 않는데 이번 연구에서 개발한 새로운 합성법을 이용하면 그래핀과 유사한 구조의 탄소 물질이 상자성을 띠게 만들 수 있다.
연구팀은 물질을 합성할 재료로 ‘아세틸기가 달린 단량체’를 써서 비교적 낮은 온도(500℃)에서 반응을 유도해 ‘2차원 탄소 박막’을 대량으로 합성했다. 이때 탈수반응(수소와 산소를 제거하는 반응)과 탄화반응(다른 원자를 탄소로 치환하는 반응)을 동시에 진행해, 그 결과로 탄소 구조체 내부에 구멍 형태의 결함이 나타났고, 이 결함이 외부 자기장을 받고 자성을 띤 것이다.
제1저자인 UNIST 에너지 및 화학공학부의 정선민 박사는 “MRI 조영제로 유기물을 이용하는 연구는 물론, 합성한 물질에 구멍이 많다는 점(다공성)을 이용해 흡착물질이나 전극 재료 등 다양한 방면으로도 활용이 가능할 것”이라고 말했다. 이번 연구는 화학 분야 학술지인 앙게반테 케미의 VIP(Very Importnat Paper)논문과 속표지로 선정돼 8월12일자로 출판됐다. 김봉출기자 kbc78@ksilbo.co.kr