나노미터 크기 물질 변전성 조절법 개발

포스텍·서강대 공동 연구팀
원자간력현미경 이용해 성공

국내 연구진이 원자간력현미경의 탐침으로 ‘콕’ 찔러 나노미터 크기 물질의 변전성을 조절하는 방법을 개발했다.

포스텍은 물리학과 이대수 교수와 서강대 물리학과 양상모 교수 등 공동연구팀이 최근 원자간력현미경을 이용해 물질의 변전성을 만들어내는 데 성공했다고 25일 밝혔다.

스마트폰 안에 들어 있는 다양한 소자 중 상당수는 압전성을 이용해 전기장을 만들어낸다. 압전성은 변전성과 달리 물질에 한쪽으로 균일한 힘이 가해질 때 전기장이 생기는 성질이다. 다만, 압전성이 큰 지르콘 타이타늄산 납(PZT) 등은 인체에 유해한 성분이 있어 대체물질의 개발이 필요한 상황이다.

대안으로 사용될 수 있는 변전성은 고체에서 너무 작게 나타나 실질적으로 산업 분야에 적용하기 어려웠다. 이같은 상황에서 물질의 크기가 나노미터 단위로 작아질수록 변전성이 커진다는 사실이 밝혀지며 활용 가능성에 관심이 집중됐다.

나노미터 물질의 변전성을 활용하기 위해선 원자간력현미경의 뾰족한 탐침으로 물질의 표면을 누르는 방법이 사용된다. 그러나 그동안 이에 대한 체계적인 가이드라인이 부재했고, 물질 표면을 누르는 과정에서 나타나는 복잡한 미시적 효과에 대해서도 정리된 바가 없었다. 연구팀은 원자간력현미경을 이용해 변전성을 조절하는 방법을 정리했다. 동시에 변전성 외에 나타날 수 있는 다른 미시 현상들을 폭넓게 소개하고, 변전성과 다른 현상들을 구분할 수 있는 방법론도 제안했다.

이같은 성과는 앞으로 반도체·촉매 소자나 빛을 받으면 전류가 흐르는 광전지로도 활용될 것으로 기대된다.

/이시라기자 [e-mail]