(내외방송=정지원 과학전문 기자) 과연 종이를 바닥에 세울 수 있을까?

많은 사람들은 불가능하다고 말한다.

하지만, 이제는 종이보다 훨씬 더 얇은 소재가 수직으로 심지어 일렬로 정렬하는 것까지 가능해졌다.

KAIST는 11일 '내외방송'에 보낸 자료에서 "윤동기 화학과 교수 연구팀과 김선준 한국과학기술연구원(KIST) 박사 공동연구팀이 구종민 성균관대 교수와 강윤찬 고려대 교수 연구팀과 협업으로 전자파를 차폐(외부로부터 차단)하거나 흡수가 가능한 차세대 신소재인 '맥신'을 세계 최초로 수직으로 세우고 한 방향으로 배향(양전하와 음전하의 방향)하는 데 성공했다"고 밝혔다.

맥신은 티타늄과 탄소로 이뤄진 이차원 물질로 전도성이 좋으면서 가벼울 뿐만 아니라 다양한 용매들에 잘 녹아 가공성이 좋다는 장점이 있다.

하지만, 종잇장 같은 성질로 수평에서만 연구가 진행됐는데 이번 연구를 통해 수직에서도 활약할 수 있게 됐다.

연구팀은 물에 분산된 맥신 나노 시트에 교류 전기장을 띠게 하면 일렬로 정렬되는 현상을 주목했다.

이때 맥신의 표면은 강한 음전하를 띠기 때문에 아주 얇은 셀에서 서로 최대한 멀어지기 위해서 맥신 시트는 수직으로 배열된다.

이 상태에서 맥신을 순간적으로 얼리면 승화 현상(액체에서 고체로 변화)을 이용해 건조시키면 맥신 나노 시트들은 나노미터 수준의 얇은 모서리로 바닥을 딛고 수직으로 서 있는 모습을 관찰할 수 있다.

게다가 연구팀은 수직으로 정렬된 맥신의 배향을 전기장의 방향에 따라 자유롭게 조절할 수 있다는 것도 선보였다.

이 기술은 고용량 축전지(전기 에너지를 화학 에너지 형태로 저장했다가 필요할 때 전기를 만들어내는 장치)나 광학, 센서, 전자 패키징(칩과 칩을 전극으로 연결) 등 다양한 분야에서 응용할 수 있을 것으로 보인다.

윤 교수는 "이번 연구는 불가능하다고 여겨졌던 이차원 물질의 수직 정렬을 구현할 수 있는 효율적이면서도 쉽게 적용 가능한 혁신적인 플랫폼을 개발한 것"이라고 말했다.

이창재 KAIST 화학과 박사과정과 박순모 나노과학기술대학원 석박사통합과정이 공동 제1저자로 참여한 이 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐으며 국제 학술지인 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에서 우수성을 인정받아 에디터 하이라이트(Editors' Highlights)에 소개됐다(논문명: Field-induced orientational switching produces vertically aligned Ti₃C₂T_x MXene nanosheet).

정지원 기자 jiwon0833@nwtn.co.kr 다른기사 보기