[과학]금을 자세히 들여다봤더니...'헤링본 무늬' 나타나는 이유?

(내외방송=정지원 과학전문 기자) 금을 자세히 들여다본 적이 있는가?

겉보기에는 매끈해보이지만 미세하게 관찰해보면 'V'모양의 헤링본 무늬가 보인다.

이런 특징이 나타나는 이유는 무엇일까?

UNIST는 6일 '내외방송'에 보낸 자료에서 "펑 딩 신소재공학과 특훈교수가 '원자 수준의 금 표면에 헤링본 질감이 나타나는 이유'를 발표했다"고 밝혔다.

금 표면에 헤링본 무늬가 나타나는 이유는 과학자들에게 오랫동안 수수께끼였다.

연구팀은 그 이유를 머신러닝(기계 학습) 기술 중 하나인 '인공신경망'을 활용해 풀어냈다.

금의 가장 겉표면 원자 수는 아래층보다 4% 정도 더 많아 불안정한 위치에 놓인 원자들이 존재하게 된다.

겉표면 원자가 안정을 찾으려면 위로 조금 이동해야 하는데, 이때 금 표면에 변형이 생기면서 헤링본 무늬가 만들어지는 것이다.

이 현상은 원자층이 두꺼울수록 심해졌으며 금의 두께가 얇으면 줄무늬가 나타나기도 했다.

펑 딩 교수는 "전통적인 접근으로는 10만개 이상의 원자가 포함된 나노 구조의 움직임을 계산하기 어렵다"며 "원자 단위의 움직임을 매우 정확하고 효율적으로 계산할 수 있는 인공신경망 기술 덕붙에 금이 가지는 특별한 구조의 원리를 밝힐 수 있었다"고 말했다.

이어 "이 연구는 신소재 연구에 머신러닝 기법을 적용해 각종 재료의 복잡한 표면 구조와 발생 원리를 알아내는 좋은 사례"라고 덧붙였다.

이 연구는 국제 학술지인 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)'에 현지시간 지난 5일 공개됐다(논문명: Origin of the herringbone reconstruction of Au(111) surface at the atomic scale).