모기장 얼룩무늬를 나노 소재에...나노 패턴 기술 개발

작성일 08-18

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        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="5lQ0h1sdNU">
          <div contents-hash="721708888b5fa0c2acaf7e0d98aca11907a22189f2c3d02f02a1bdf8fe03c922" dmcf-pid="1SxpltOJop" dmcf-ptype="general">
           <br> 
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          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="08ab270ca8000384e716d5baa495af941396a5c84ddc47d931c9dd573b292b17" dmcf-pid="tvMUSFIij0" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="다양한 시스템에서의 준주기적 길이 척도 비교 모습. 준결정과 무아레 물질에서 관찰되는 준주기적 길이 척도의 비교(위)와 두 층의 Zr 금속-유기 골격체를 비틀어 쌓아 형성된 무아레 패턴. UNIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202508/18/fnnewsi/20250818080212046evzv.png" data-org-width="597" dmcf-mid="Ze0CLmdzcu" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202508/18/fnnewsi/20250818080212046evzv.png" width="658"></p>
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            다양한 시스템에서의 준주기적 길이 척도 비교 모습. 준결정과 무아레 물질에서 관찰되는 준주기적 길이 척도의 비교(위)와 두 층의 Zr 금속-유기 골격체를 비틀어 쌓아 형성된 무아레 패턴. UNIST 제공
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          <div contents-hash="5df87b10af023d7157f614154a825ad5d5c77771e8d908488b6b231df0d47d21" dmcf-pid="FTRuv3CnA3" dmcf-ptype="general">
           <br>[파이낸셜뉴스] 모기장 격자끼리 어긋나면서 간섭으로 생기는 무아레(Moiré) 무늬 길이를 분자 단위로 정밀하게 조절할 수 있는 시스템이 세계 최초로 구현됐다. 금속-유기골격체(MOF, Metal-Organic Framework)를 이용한 것으로 새로운 종류의 양자 물질로 활용될 수 있다는 기대다. 
          </div>
          <p contents-hash="43c0b34362fc4342d167177f32921a08b69000f37165464374493ef2c079c556" dmcf-pid="3ye7T0hLcF" dmcf-ptype="general">울산과학기술원(UNIST) 화학과 최원영 교수팀은 한국과학기술원(KAIST) 김지한 교수팀, POSTECH 박선아 교수와 함께 MOF를 활용해 분자 단위로 무아레 무늬의 주기를 정밀 제어해냈다고 18일 밝혔다. </p>
          <p contents-hash="7220856efb96737c8bdfa10cfed67eae1cd704a8b3a0d6c1de21c5409f17d048" dmcf-pid="0WdzyploAt" dmcf-ptype="general">연구팀에 따르면 무아레 무늬는 무늬를 조절하는 방식으로 새로운 나노 소자, 양자 재료를 만들어낼 수 있다. 그러나 원자는 자리가 고정돼 있어 무늬를 바꾸기 쉽지 않았다. </p>
          <p contents-hash="1002edd8c74325a4337eceabba580576c1d8ef435f9a982769b404f9ba4b9473" dmcf-pid="pbOJBMuSa1" dmcf-ptype="general">연구팀은 MOF의 높은 설계 자유도를 활용했다. MOF는 금속 이온과 유기 분자가 그물망 형태로 결합한 나노물질로, 유기물의 종류와 길이를 바꿔 그물망의 크기와 간격을 조절할 수 있다. </p>
          <p contents-hash="1144edc0b0c693734ae51685e58c554d0930cd57208680fefde4acbbb10d0c42" dmcf-pid="UKIibR7vA5" dmcf-ptype="general">연구팀은 지르코늄(Zr) 기반의 종이처럼 얇은 MOF층(layer) 만들고, 위아래의 MOF 층이 엇갈릴 수 있도록 다른 각도로 겹쳐 쌓았다. 투과전자현미경으로 관찰한 결과, 두 MOF 층의 엇갈린 각도와 유기 분자의 길이 등에 따라 무늬의 형태와 주기가 달라지는 것을 실제로 확인했다. </p>
          <p contents-hash="13c702e09892cc8aa4440a15bd07fd28c5f0e51fc9f61e1d5713d3e3e4265ca7" dmcf-pid="u9CnKezTgZ" dmcf-ptype="general">무아레 무늬 속에 숨겨진 준주기적 대칭 구조도 수학적 분석을 통해 드러났다. 두 MOF 층을 30도 회전시켰을 때, 고딕 성당의 스테인드글라스나 모스크의 아라베스크 장식에서 볼 수 있는 12각형 대칭 구조, 이른바 ‘스템플리 타일링(Stampflitiling)’ 패턴이 나타난 것이다. 이 무늬는 언뜻 보면 규칙적으로 보이지만, 실제로는 정확히 같은 배열이 어디에도 반복되지 않는 준주기성이 있다는 설명이다. </p>
          <p contents-hash="0d15acd478d888f466ebd00915be9c24f72cc9276e767a9bcf52cde7e23bf8ad" dmcf-pid="72hL9dqyoX" dmcf-ptype="general">연구팀은 이 무늬들이 우연히 생긴 것이 아닌 실제로 안정적인 구조인지도 이론적으로 검증했다. KAIST 김지한 교수팀은 분자동역학(MD) 시뮬레이션을 수행해 각 회전각에서 형성된 MOF 겹층 구조의 상대적인 에너지 안정성을 계산했으며, 그중 일부 구조는 에너지적으로 가장 안정한 형태로 나타나 실험 결과를 뒷받침했다. </p>
          <p contents-hash="dd109f42dd512a0ea4456682f4cfe8da13f4b5f95efe0696b2311a1227ec77fd" dmcf-pid="zVlo2JBWkH" dmcf-ptype="general">최원영 교수는 “MOF는 분자 단위로 구조를 설계할 수 있어, 마치 다이얼을 돌리듯 무아레 주기를 자유자재로 조절할 수 있다”며 “이번 성과가 트위스트로닉스(twistronics)나 새로운 종류의 양자 물질 활용의 물꼬를 열었다"고 강조했다. 트위스트로닉스는 두 층의 물질을 비틀어 쌓았을 때 생기는 무아레 패턴을 이용해 전자 특성을 조절하는 기술이다. </p>
          <p contents-hash="4c86896cd798c21b3939f3605f952e8021d3dda7e1915e762f756aa1088595da" dmcf-pid="qfSgVibYAG" dmcf-ptype="general">연구 결과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)에 8월 13일자로 게재됐다.</p>
          <p contents-hash="8b76b9ef64786855a705fb4d7973346ff4080111164b6e7d2bb3896626570f8e" dmcf-pid="B4vafnKGkY" dmcf-ptype="general">jiany@fnnews.com 연지안 기자</p>
         </section> 
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