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스웨덴 칼머 기술대학(Chalmers University of Technology)의 연구진은 과산화수소를 사용하여 2차원 물질의 모서리를 제어할 수 있는 새로운 방법을 개발했다. 그래핀과 같은 초박형 재료는 미래 기술 혁신을 불러올 수 있다. 이번 연구에서는 이런 재료의 모서리를 제어함으로써 특성을 변화시킬 수 있는 새로운 기술을 개발했다.이번에 개발된 방법을 사용하면, 과산화수소와 같은 풍부하면서 친환경적인 화학물질과 온화한 가열만으로 원자 단위로 2차원 물질의 모서리를 제어할 수 있다. 단일 원자층 정도의 얇은 물질을 2차원 물질이라고 한다. 가장 잘 알려진 예로는 그래핀과 이황화몰리브덴(molybdenum disulphide)을 들 수 있다. 모서리를 제어하는 것은 매우 어렵기 때문에 그동안 많은 연구가 진행되었지만 해결하기가 어려운 문제로 대두되고 있다. 예를 들어, 칼코겐화물(dichalcogenides)이 특정 유형의 모서리를 가지게 함으로써 특이한 자기적 및 촉매적 특성을 가지게 할 수 있다.일반적인 전이금속 재료는 지그재그 또는 암체어(armchair) 형태의 두 가지 모서리가 존재한다. 이런 두 종류의 전이금속은 물리적 및 화학적 특성이 전혀 다르다. 예를 들어, 지그재그 모서리를 가진 전이금속은 금속성과 강자성을 띤다. 그러나 암체어 형태의 모서리를 가진 전이금속은 반도체성과 비자성을 띤다. 물리적 특성뿐만 아니라 화학적 특성도 매우 다를 수 있기 때문에, 특정 화학 물질을 사용하면 암체어 모서리만을 녹이고 지그재그 모서리에는 영향을 끼치지 않을 수 있다. 이번 연구진은 이러한 화학물질이 과산화수소라는 것을 발견했다.이런 화학물질 처리는 한 종류의 모서리가 우세하게 했고, 모서리를 매우 날카롭게 만들었다. 이것은 모서리를 원자적으로 제어해서 화학적 및 물리적 특성을 변화시킬 수 있게 한다. 이번연구에서는 원자적으로 날카로운 모서리를 가진 육각형 나노구조를 생성하였다.이번에 개발된 방식은 표준 하향식 리소그래핀 방법과 새로운 이방성 습식 에칭 공정을 조합함으로써 2차원 재료의 완벽한 모서리를 생성할 수 있었다. 이 방법은 반데르발스 재료를 다양한 분야에 적용하는데 새로운 길을 열어줄 수 있을 것이다.이 연구는 나노과학과 나노기술의 진보에 큰 영향을 끼칠 수 있을 것이고, 향후 연구는 원자적으로 날카로운 메타물질을 적용할 수 있는 분야를 찾는 것이 될 것이다. |
