카이스트, 신소재를 1차원 리본 형태로 오려내는 나노가위 기술 개발

2차원 신소재를 1차원 리본으로 오려내는 나노 가위 기술 모식도[사진 = 카이스트]

2차원 신소재를 1차원 리본으로 오려내는 나노 가위 기술이 개발됐다.

카이스트(KAIST)는 신소재공학과 김상욱 교수 연구팀이 생명화학공학과 정유성 교수 연구팀과 공동연구로 2차원 반도체인 전이금속 칼코지나이드 물질을 얇은 리본 형태로 오려낼 수 있는 신기술을 개발했다고 15일 밝혔다.

연구팀은 2차원 소재를 1차원 리본 형태로 오려내는 기술을 세계 최초로 개발하는 데 성공했다.

연구팀은 2차원 소재 표면이 산소와 일정한 방향성을 가지고 화학 반응한다는 점을 발견하고 간단한 초음파 자극을 통해 1차원 리본 형태로 오려냈다.

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이 기술을 활용해 고가의 백금 촉매 수준의 성능을 갖춘 수소 발생 반응 촉매를 구현했다.

수소 발생 반응 촉매는 물을 분해할 때 사용된다. 수소는 공해물질을 배출하지 않아 화석연료를 대체할 수 있는 신에너지 자원으로 주목받고 있다.

수소를 생산하는 가장 환경친화적 방법은 물을 분해하는 것이다. 물을 분해할 때 저렴하고 성능이 좋은 촉매를 활용하는 게 효율적이다.

백금 기반 촉매는 성능은 뛰어나지만, 가격이 비싸다는 단점이 존재했다.

하지만, 이번에 연구팀이 개발한 2차원 전이금속 칼코지나이드 소재를 1차원 리본 형태로 오려내는 기술을 적용하면 저렴하면서 백금 촉매에 견줄만한 수소 발생 반응 촉매를 구현한다.

김상욱 교수는 “2차원 전이금속 칼코지나이드 소재는 뛰어난 물성에도 불구하고 나노구조를 정교하게 조절하는 방법이 부족했다”면서 “이번 연구를 계기로 가격이 비싼 백금 기반 촉매를 대체하는 새로운 수소 발생 촉매의 개발도 가능할 것이다”고 말했다.