초고속 전자현미경 활용

짧은 순간 나노주름 확인

▲ 흑린의 나노 주름 생성과정을 처음으로 포착한 UNIST 권오훈(오른쪽) 화학과 교수와 김예진 연구원.
차세대 전자소자의 새로운 소재 물질로 주목받고 있는 ‘흑린(Black phosphorus·검은색 인)’이 외부 빛에 반응해 나노 주름을 생성하는 전 과정을 최초로 포착한 연구결과가 나왔다.

UNIST는 화학과 권오훈 교수팀이 흑린에 섬광을 비추는 방법으로 흑린 내부의 미세구조가 변형되는 전 과정을 포착하는 데 성공했다고 28일 밝혔다.

흑린은 전자소자나 나노 스케일의 미세기계(NEMS) 재료로 주목받는 물질이다. 전기적 특성을 쉽게 바꿀 수 있어야 이러한 소자 재료로 쓸 수 있는데 흑린의 경우 외부 자극으로 미세구조가 변형되면 전기적 특성이 바뀌는 특이한 성질이 있다.

흑린이 외부 자극에 반응해 순간적으로 구조가 변하는 모습을 직접 관찰한 연구는 아직까지 없었다.

빛의 강한 에너지로 나노미터 수준의 구조 변형을 일으키기 때문에 변형이 일어나는 순간을 포착하기 힘든데다 원자 수준으로 얇은 흑린의 미세한 구조 변화를 보기 위해서는 특별한 관찰법이 필요했기 때문이다.

연구진은 빛을 외부 자극으로 이용해 흑린의 미세 구조가 실시간으로 바뀌는 모습을 관찰했다. 짧은 순간의 반응을 포착하는 데는 초고속 전자현미경을 활용했다.

이를 통해 흑린을 구성하는 인(P) 원자가 더 빼곡하고 탄탄하게 쌓여있는 방향으로 구조변형이 잘 생긴다는 사실을 발견했다. 원자가 빼곡하게 쌓여있는 방향으로 나노 주름이 더 잘 만들어진 것이다.

김예진 연구원은 “2차원 물질의 구조 동역학 관찰에 암시야 이미징 기법을 최초로 적용한 연구”라고 설명했다. 차형석기자

 

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