백종범·유정우·박노정교수

상자성 탄소박막 대량 합성

흡착물질 다양한 활용 가능

해외 저명학술지에 소개도

▲ 자성을 띠는 탄소물질 개발에 성공한 백종범(왼쪽) UNIST 에너지 및 화학공학부 교수와 정선민 UNIST 에너지 및 화학공학부 연구원이 실험결과를 살펴보고 있다.
UNIST(총장 정무영) 연구진이 탄소기반의 상자성(유기물질을 이용해 외부의 강력한 자기장의 영향으로 자성을 갖게 되는 성질)을 띠게 만드는 방법을 개발했다.

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

 

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