| 전이금속원소 기반의 2차원 원자결정재료 제조방법 | ||
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 중국과학원 물리연구소의 가오훙쥔(高鴻鈞) 연구원이 이끄는 연구팀은 세계 최초로 하프늄 알켄 2차원 벌집모양의 원자 결정체 제조방법을 개발하였다고 밝혔다. 이에 따라 비탄소원소의 그래핀과 유사한 2차원 벌집모양구조를 개발하기 위한 중요한 기반을 다져놓았다. 관련 연구성과는 최근에 출판된 「Nano Letters」에 발표되었고, 「Nature China」과 「Nature nanotechnology」에 의해서도 연구 하이라이트로 보도되었다. 그래핀의 탁월한 특성은 벌집모양 결정격자에서의 입자 터널링에서 기인한 것이다. 최근 몇 년간 그래핀에 대한 연구가 활발히 이루어지면서 기타 2차원 벌집모양 재료가 주목받게 되었다. 이에 앞서 가오훙쥔 연구팀은 이리듐(111) 기판 상에서 실릴렌(Silylene)을 제작하는데 성공하였고, 세계적으로 보고된 실릴렌을 제조하는 3가지 방법중 하나가 되었다. 하지만 기존의 보고된 단층 2차원 벌집모양의 재료를 보면, 이들 재료는 원소주기율표중 탄소나 실리콘 등과 같은 p구역 원소로 구성된 것임을 알 수 있다. 전이원소 2차원 벌집모양구조를 개발하면 전이원소의 전자, 스핀과 촉매특성을 연구하는데 중요한 의의를 지닌다. 특히 전이금속원소 가운데 하프늄 원소는 현재 반도체 과학기술 분야에서 가장 중요한 원소로서, 그래핀과 유사한 구조를 지니고 있기 때문에 미래 전자학을 연구하는데 극히 중요한 의의를 지닌다. 하지만 d전자 전이금속 원소의 홑원소 물질(simple substance)로 구성된 2차원 벌집모양 구조에 대한 연구는 지금까지 보고된 적 없다. 연구팀은 분자빔 애피텍셜 생장방법을 이용해 d전자 전이금속원소의 단층 평면 2차원 벌집모양구조를 획득했다. 실험을 통해 관찰한 결과, 이리듐(111) 기판표면에서 하프늄원자는 2차원 벌집모양 결정격자를 형성한데 이어 인접한 하프늄 원자의 간격 및 바디모양(Body shape) 하프늄 내부의 원자간격과 매우 접근하고 있음을 발견하였다. 이 연구결과는 2차원 벌집모양 구조가 탄소나 실리콘과 같은 p구역 원소로만 구성되어야 한다는 기존 인식의 한계를 뛰어넘었다. 연구팀은 실험결과에 대해 이론계산과 모사과정을 거친 결과, 원소주기율표중의 d구역 원소로 구성된 2차원 결정체 재료의 기하학과 결합 구조가 그래핀과 유사하다는 점을 발견하였다. 따라서 d전자 올레핀 혹은 금속 올레핀 - 하프늄 알켄으로 불린다. 이러한 d전자 금속원소로 구성된 2차원 벌집모양구조는 그래핀보다 스핀 궤도 결합이 훨씬 강하기 때문에, 2차원 체계의 새로운 양자현상과 전자행위를 연구하는데 전혀 새로운 기반을 제공하였다. 정보출처 : http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2013/11/279604.shtm |
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