신소재 ‘전자화물’ 자성 극대화 원리 규명
"희토류 대체 소자 설계 가능성"
한국연구재단은 김성웅 성균관대 교수 연구팀이 신소재 ‘전자화물’이 자성을 발현하는 원리를 규명했다고 9일 밝혔다.
성과는 이기문 군산대 교수·이규형 강원대 교수·김성곤 미국 미시시피주립대 교수팀 공동 연구를 통해 나왔다.
전자화물은 대중에겐 이름조차 생소한 신소재다.
일반적으로 전자는 물질을 이루는 원자 궤도에 속해 있다.
기존 물질과 다른 특성 때문에 학계에선 반도체나 전극소재 등 다양한 분야에서 응용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
그러나 아직은 실제 합성에 성공한 전자화물 재료가 10여 종에 지나지 않는 데다 기능성 메커니즘에 대한 연구도 없는 실정이다.
신소재 전자화물 연구 성과를 표지논문으로 실은 미국화학학회지. 격자 간 전자 구속 정도에 따른 자기 물성 극대화 모식도를 담았다. ⓒ 한국연구재단
연구팀은 전자화물 내부 격자 간 전자(독립적인 공간에 음이온 형태로 존재하는 전자)에 의한 자성이 전자 결합(구속) 정도에 따라 달라진다는 사실을 확인했다.
이론적으로만 존재하던 초고압 금속 내부 전자 구속 상태가 실제 전자화물 안에서 발현된다는 점을 규명한 것이라고 연구팀은 설명했다.
이 원리를 기반으로 불순물을 주입하는 간단한 공정으로 격자 간 전자 구속 정도를 극대화했다.
물질의 자기적 성질을 획기적으로 늘리는 데 성공했다는 뜻이다.
김성웅 교수는 “전자화물이라는 실제 합성 가능한 소재를 통해 이론적으로만 예측했던 초고압 금속 상태를 모사할 수 있었다”며 “희토류 같은 비싼 자성 원소 없이도 새로운 자성 소재를 구현할 수 있는 가능성을 제시했다”고 말했다.
연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 미래소재디스커버리지원사업 등 지원으로 수행했다.
결과는 ‘미국화학학회지’(Journal of the American Chemical Society) 지난해 12월 6일 자 표지논문으로 실렸다.
- 연합뉴스 제공
- 저작권자 2018.01.10 ⓒ ScienceTimes