국내 연구팀, 세계 최초 ‘자성을 갖는’ 전자화물 발견

[사진= 미래창조과학부]

아주경제 권지예 기자 = 미래창조과학부는 국내 연구팀이 세계 최초로 새로운 2차원 전자화물의 존재를 계산과학을 통해 예측하고, 이를 통해 자성이 없는 원소들만으로 자성이 발현되는 2차원 전자화물을 합성해 내는 데에 성공했다고 24일 밝혔다.

일반적으로 소재는 원소의 결합으로 이루어져 있으며, 구성원소의 궤도전자(Orbital electrons)에 의해 그 특성이 결정된다. 그러나 전자화물 소재는 원소들의 결합으로 이루어진 소재 내부의 빈 공간 (real space)에 존재하는 격자간 전자(Interstitial Electrons)에 의해 특성이 결정된다.

김성웅 성균관대 교수 연구팀은 데이터의 규칙이나 패턴을 찾아내는 데이터 마이닝 기반의 컴퓨터 기술을 통해 전자가 이차원 공간 내에 퍼지지 않고 자발적으로 모여 있는 전자화물을 슈퍼 컴퓨터를 통해 예측하고, 이를 통해 발견해낸 소재를 자성이 없는 원소들만을 이용해 합성하여 세계 최초로 자성을 보이는 전자화물을 보고했다.

이번 연구는 미래부 원천기술개발사업의 미래소재디스커버리사업 지원으로 김성웅 교수 연구단이 미국 오크리지 국립연구소, 미시시피 주립대학 및 군산대학교, 강원대학교 등 국내외 연구진과 공동연구로 수행했으며, 연구결과는 미국화학학회가 발간하는 세계 최고권위의 화학 전문과학저널 'Journal of the American Chemical Society(IF 13.083)' 온라인판에 2편이 게재됐다.

김성웅 교수는 "미개척 분야인 전자화물 소재 연구에서 자성이 없는 원소로 구성된 전자화물 소재에서 격자간 전자만으로 자성 소재를 개발했다는 점에 큰 의의가 있다"며 "지구상에 매장량이 희귀한 고가의 희토류 원소가 필수였던 기존의 자기 소재 조성을 탈피할 수 있는 새로운 자성소재 구현의 가능성을 제시한 점에서 그 시사점이 크다"고 밝혔다.