한미 연구진 '나노 꽃' 활용 기능성 방수 소재 개발
표준연·UIUC 연구팀 '2차원 이황화 몰리브덴 나노 꽃' 합성
(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 우리나라와 미국 공동 연구진이 뛰어난 습윤조절 기능을 갖춘 방수 소재를 개발했다.
한국표준과학연구원(KRISS)은 진공기술센터 강상우 박사팀과 미국 일리노이대 어바나-샴페인캠퍼스(UIUC) 남성우 교수팀이 '2차원 이황화 몰리브덴 나노 꽃'을 합성해 방수 기능성 재료를 만들었다고 8일 밝혔다.
두께가 원자 한 층 수준으로 얇은 이황화 몰리브덴은 물리 화학적 특성과 신축성으로 차세대 신소재로 주목받고 있다.
자연에서는 3차원으로 존재하는데, 최근 그 형태가 '꿈의 신소재'라 불리는 그래핀과 유사한 2차원으로 존재할 수 있다는 게 밝혀졌다.
2차원 이황화 몰리브덴 기능을 구현하기 위한 필수 요소는 나노 꽃(nanoflower) 합성이다.
나노 꽃은 소재가 기판에 수직 성장한 형태다.
나노 꽃을 기판에 균일하게 합성할 수 있다면 수직 면적을 확보해 넓은 표면적을 가진 소재를 개발할 수 있다.
그러나 씨앗을 땅에 정확한 간격으로 뿌리기 어렵듯 시드 물질을 사용하는 방법으로는 나노구조 변화에 따른 응용연구를 수행할 수 없었다고 표준연은 설명했다.
연구팀은 시드 물질 없이 균일하게 2차원 이황화 몰리브덴 나노 꽃을 합성할 수 있는 새로운 화학 기상 증착법을 제시했다.
압력과 증착 시간 등을 조절해 나노구조를 제어하는 방식이라고 연구팀은 부연했다.
연구팀은 아울러 나노 꽃을 신축기판에 전사하고서 구김(crumpling) 기술로 마이크로 구조를 제어하는 과정에서 소재의 습윤조절특성을 증명했다.
표면과 물이 만나는 물 접촉각이 80∼159도를 형성했는데, 이 수치가 60도만 넘어도 소수성(물과는 섞이지 않는 성질)을 가진다고 볼 수 있다.
방수 의류, 의료 소재, 고정밀 환경·바이오센서와 촉매제 등 다양한 분야에서 이 소재가 사용될 것으로 연구팀은 기대했다.
KRISS 강상우 박사는 "연구원 측정기술에 UIUC 제어기술이 만나 더 좋은 결과를 얻을 수 있었다"며 "대표적 2차원 물질인 이황화 몰리브덴 나노-마이크로 구조를 조절해 응용분야를 넓혔다는 것에도 의미가 있다"고 말했다.
산업통상자원부 소재부품기술개발사업 지원을 받아 수행한 이 연구 결과는 나노 화학 분야 세계적 학술지 '나노 레터스(Nano Letters) 최근호에 실렸다.
walden@yna.co.kr
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