이용재 연세대 지구시스템과학과 교수 연구팀은 재료, 물리, 화학 등 다양한 학문 분야를 아우르는 국제공동연구를 통해 나노 실리콘의 형상이 압력을 통해 조절될 수 있다는 것을 세계 최초로 보고했다고 26일 밝혔다.

이번 연구 결과는 과학기술 전 분야 세계적인 학술지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 게재됐다.

이용재 교수 연구팀은 이차원 나노시트 형상으로 합성된 실리콘(규소 원소, Si)에 대기압의 수십만 배에 달하는 압력을 가한 후 상압으로 전환하는 과정에서 기존의 이차원 나노시트가 일차원 나노와이어로 형상이 전환됨을 발견했다.

이렇게 만들어진 실리콘 나노와이어는 폭이 약 15 나노미터(nm), 길이는 약 1 마이크론(μm) 범위로 관찰돼 최근 제안된 실리콘 나노필라 제작법에 버금가는 높은 종횡비를 보이며 차세대 이미지 센서 소자 물질 합성의 새로운 방법이 될 수 있는 가능성도 제시했다.

실리콘은 지각에서 가장 풍부한 금속 원소로 우수한 반도체 특성과 친환경성을 갖춰 일상생활에 널리 활용되고 있다. 최근에는 실리콘의 활용도를 수소 생산이나 태양 전지, 초소형 전자회로 등으로 확장하기 위해 다양한 나노 형상의 실리콘 합성 연구들이 진행되고 있다. 

이번 연구는 이용재 교수가 이끄는 고압광물물리화학연구단 리더연구자사업의 지원으로 수행됐으며 황길찬 연구교수가 논문의 1저자로 참여했다. 공동연구팀으로는 최헌진 연세대 신소재공학과 교수팀, 토마스 보그트(Thomas Vogt) 미국 사우스캐롤라이나대 화학과 교수팀, 얀밍 마(Yanming Ma) 중국 길림대 물리학과 교수팀이 참여했다.

연구를 주도한 이용재 교수는 “이번 연구는 고압 연구의 다학제간 특성을 잘 보여주는 사례”라며 “앞으로 압력을 이용한 ‘연금술’을 통해 보다 흥미로운 물질의 숨겨진 특성을 밝힐 수 있도록 노력하겠다”고 밝혔다.
​
 

▶에듀동아 최유란 기자 cyr@donga.com

위 기사의 법적인 책임과 권한은 에듀동아에 있습니다.

< 저작권자 ⓒ 에듀동아, 무단 전재 및 재배포 금지 >