[금강일보 김미진 기자] 기초과학연구원(IBS)은 현택환 나노입자 연구단장 연구팀이 원자 26개로 구성된 세상에서 가장 작은 반도체를 개발하고, 이를 촉매로 활용해 이산화탄소를 유용한 유기물질로 전환하는 데 세계 최초로 성공했다고 18일 밝혔다.

차세대 디스플레이 소자는 물론 환경오염 문제까지 해결할 수 있는 물질로 폭넓은 활용이 기대된다.

최근 나노과학 분야에서는 새로운 물리?화학적 성질을 가진 수십 개의 원자로 구성된 클러스터의 제작이 활발하게 진행되고 있다. 클러스터는 기존 나노입자보다 작으면서도 정확한 개수의 원자로 구성돼 원하는 물성을 정확히 구현할 수 있다. 특히, 반도체 클러스터는 다양한 응용 가능성으로 주목받았다. 그러나 지금까지는 상온 및 공기 중에서 불안정해 응용 사례가 전무했다.

이에 연구진은 반도체 클러스터의 안정성 개선을 위해 연구를 시작했다. 우선, 기존 반도체 클러스터를 둘러 싼 리간드(중심 금속 원자에 결합해 화합물을 형성하는 이온 또는 분자)에 주목했다. 이를 사용해 클러스터의 안정성을 높인 후 온도를 서서히 올려가며 나노입자를 합성, 거대구조를 만들었다. 기존 반도체 클러스터는 공기 중에서 30분이 지나면 그 구조에 변형이 일어났지만 연구진이 합성한 새로운 거대구조는 1년 이상 안정성을 유지할 수 있으며 발광 효율 역시 기존에 비해 72배 향상됐다.

현택환 단장은 “이번 연구는 세상에서 가장 작은 반도체 클러스터를 상온 및 공기 중에서도 안정적인 거대구조로 구현하고 이를 이산화탄소를 유용한 물질로 변환하는 촉매로도 응용할 수 있음을 보여줬다”며 “반도체 클러스터의 조성을 26개의 원자 내에서 정밀하게 조절해 전혀 새로운 성질을 가진 반도체 물질을 구현, 향후 미래 반도체 소재를 발굴하는 연구에 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.

김미진 기자 kmj0044@ggilbo.com