대기압 / 상온에서의 맥신 표면 분자 분석법

2023.10.15 - [분류 전체보기] - 박문호 뇌과학자, 공부의 끝, 초등학생 창의성 1부

최근 한국과학기술연구원(KIST) 이승철 박사 연구팀의 획기적인 성과로 나노기술 분야가 획기적인 발전을 보이고 있다. 자기저항 특성을 이용해 2차원 물질, 특히 MXene 표면의 분자 분포를 예측하는 방법을 공개했다.  2차원 소재인 MXene은 고성능 트랜지스터, 센서, 자기 센서 등 다양한 응용 분야에서 놀라운 가능성을 보여왔습니다. MXene의 차별화되는 점은 나노미터 크기를 고려하여 해당 장치의 크기와 필요한 전력을 획기적으로 줄일 수 있는 가능성이 있습니다. 

 

이번 연구의 가장 큰 성과는 MXene 표면에 부착된 분자에 따라 전기 전도도나 자기 특성이 어떻게 달라지는지 이해한 것입니다. 연구팀은 물성 예측 프로그램을 개발해 별도의 장비 없이 대기압과 상온에서도 MXene 표면에 흡착된 분자의 종류와 양을 분석할 수 있었다.

 

별도의 장비 없이 대기압과 상온에서도 MXene 표면에 흡착된 분자의 종류와 양을 분석

 

맥신 (MAX) 구조 이해 - 현미경 이미지

 

홀 산란 인자 : 연구 결과의 핵심

이 획기적인 발전의 핵심은 반도체 재료의 전하 수송 특성을 나타내는 물리적 상수인 홀 산란 인자(Hall Scattering Factor)가 표면 분자 유형에 따라 어떻게 극적으로 변하는지를 발견한 것입니다. 연구에서 팀은 가장 높은 홀 산란 인자가 분자마다 다르다는 것을 확인했습니다. 불소는 2.49, 산소는 0.5, 수산화물은 1입니다. 이것의 중요성은 홀 산란 인자의 다양한 값이 다양한 응용 분야에 대한 문을 열어준다는 사실에 있습니다.

맥신의 홀 산란인자 값에 따른 활용분야는 아래와 같습니다. 

- 1보다 작은 값 : 고성능 트랜지스터, 고주파 발생 장치, 고효율 센서 및 광검출기에 유용합니다.

- 1보다 큰 값 : 열전재료 및 자기 센서에 적용 가능합니다.

 

 

누리호와 토요샛 위성의 편대비행, 큐브위성, 한국천문연구원 출연연구원 이야기.

 

간단한 측정을 통해 맥신의 분자 분포를 분석

본 연구에서 선보인 방법의 장점은 간단한 측정으로 MXene의 분자 분포를 분석할 수 있다는 점입니다. 이를 통해 생산 과정에서 품질 관리가 가능해지며, 이는 대량 생산의 길을 열어줄 것으로 기대하고 있습니다. 이는 지금까지 불가능하다고 여겨졌던 쾌거입니다. 순수 MXene의 생산 및 특성에만 초점을 맞춘 이전 연구와 달리, 이번 연구의 중요한 사실은 제조된 MXene을 쉽게 분류할 수 있는 표면 분자 분석을 위한 새로운 방법을 개발한 것입니다. 이는 균일한 품질을 보장하여 대량 생산에 대한 기대를 충족시킵니다. 

 

여기서 초등학교 학생이 가져야 할 개념은 과학적, 공학적 개념입니다.
우리가 초등/중등학교 때 배우는 과학은 나중에 연구를 통해서 아래와 같이 활용이 됩니다.
1) 완전히 새로운 재료를 만드는 연구 (생산기술)
2) 만들어진 소자/재료의 특성을 획기적으로 개선하는 연구 (연구&개발)
3) 재료 특성을 분석하는 분석연구분야 (분석기술 개발)

 본 연구는 맥신을 간단하게 측정할 수 있는 기술을 통해서 대량으로 생산된 맥신을 정확하게 분석할 수 있다는 의미를 가지는 연구 결과입니다. 이러한 기술이 잘 활용된다면, 트랜지스터부터 자기 센서에 이르기까지 유망한 응용 분야에 MXene의 활용이 더욱 쉽게 될 수 있을 것입니다.  따라서, 본 연구가 맥신 분야에 어떻게 활용될 지 기대가 되며, 어떻게 활용될지 지켜보아야겠습니다. 

 

관련 기사:
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