머리카락보다 300배 가는 금 나노선이 고무줄처럼 늘어날 수 있다는 연구결과가 나왔다.
이 같은 금 나노선 변형복원력은 초미세 에너지 저장장치, 형상기업 소자, 센서 등 다양한 분야에 응용이 가능할 것으로 예상된다.
오상호 포스텍(POSTECH) 신소재공학과 교수는 실시간 투과전자현미경(in-situ TEM)을 이용해 금 나노선이 고무줄처럼 늘어났다가 줄어드는 변형복원력(가역적 소성변형이 반복적으로 일어나는 현상)이 있다는 사실을 밝혔다.
이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업의 지원을 받아 KAIST, 독일 에를랑겐대학교, 막스플랑크연구소, 오스트리아 레오벤대학교 등과 공동으로 수행됐다. 연구결과는 최근 `네이처 커뮤니케이션스지(Nature Communications)`에 게재됐다.
금 나노선은 이론적으로 최대의 기계적 강도를 나타낼 수 있는 구조로 주목받고 있지만, 실험적 제약으로 컴퓨터 시뮬레이션에 의존해 변형특성에 대한 연구가 이뤄져 왔다.
이 때문에 나노선이 가늘어질수록 강해지는 반면에 원하는 형태로의 가공이 어려워지는 원인을 밝히기 위해 나노선의 변형과정을 실시간으로 관찰하는 게 관건이었다.
연구팀은 금 나노선을 3~4회 잡아당기고 압축시키기를 반복한 결과 금 나노선이 원래 길이보다 40% 길어졌다가 다시 원래 길이로 줄어드는 복원성을 갖는다는 것을 실시간 확인했다.
시뮬레이션만으로만 예측되던 금 나노선의 가역적 변형이 실험적으로 확인됨에 따라 초미세 센서나 형상기억 소자, 에너지 저장장치와 같은 나노소자로의 응용이 가능할 전망이다.
오상호 교수는 “나노크기의 금속물질이 최대 40% 정도 큰 변형량을 반복적으로 수용할 수 있다는 연구결과를 토대로 나노재료의 성능과 특성을 실시간 분석하는 연구를 계속할 것”이라고 말했다.
포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com
