신소재 '전자화물' 자성 극대화 '성공'
By 김동진
2018-01-10 12:51:42 811


전자화물 소재 내부의 격자간 전자 구속 정도에 따른 자기 물성 극대화의 모식도. 출처: 한국연구재단


한국연구재단은 김성웅 교수(성균관대학교) 연구팀이 새로운 소재인 전자화물이 자성을 발현하는 원리를 규명하고 이를 통해서 자성을 극대화시키는 데에 성공했다고 밝혔습니다.


전자화물(electride)은 전자가 원소의 최외각 궤도에 위치하지 않고 규칙적으로 배열된 원소들 사이의 독립적인 공간에 음이온의 형태로 존재합니다. 혁신적인 신소재로써 다양한 분야로의 응용이 기대되지만 아직까지는 실제 합성에 성공한 전자화물 재료가 10여종에 지나지 않으며 그 기능성 메커니즘에 대한 연구도 전무한 실정이었습니다.


Y2C 전자화물의 Sc 불순물 치환에 따른 자성 물성 극대화. 출처: 한국연구재단


연구팀은 전자화물 내부의 격자간 전자에 의한 자성이 전자의 구속 정도에 따라 달라짐을 규명했습니다. 기존에 이론적으로만 존재하던 초고압 금속 내부의 전자 구속 상태가 실제 합성된 전자화물 내에서 발현될 수 있음이 확인됐다고 하네요.


성균관대학교 에너지화학과 김성웅 교수. 출처: 한국연구재단


이러한 원리를 기반으로, 불순물을 주입하는 간단한 공정으로 격자간 전자의 구속 정도를 극대화시키고 물질의 자기적 성질을 획기적으로 증가시키는 데에도 성공했다고 합니다.


김성웅 교수는 “고가의 희토류와 같은 자성 원소가 없어도 자성을 발현할 수 있는 새로운 소재 설계의 가능성을 열었다는 점에서 그 시사점이 크다”고 연구의 의의를 설명했습니다. 이 연구는 김성웅 교수와 이기문 교수(군산대학교), 이규형 교수(강원대학교), 김성곤 교수(미국 미시시피 주립대학) 등 국내외 공동연구를 통해 이뤄졌습니다.


이 연구는 물리화학 분야 국제학술지 <미국화학학회지(Journal of the American Chemical Society)> 지난해 12월 6일자 표지 논문으로 게재됐습니다.


김동진 에디터(kimdj84@scientist.town)

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