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신소재 · 화공

 
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  • [과학뉴스] 영하에서 얼음은 한 층씩 녹는다 0℃보다 낮은 온도에서는 얼음이 어떻게 변할까. 독일 막스플랑크 고분자연구소 엘렌 바쿠스 그룹리더팀은 영하에서 얼음이 분자 한 층씩 액체와 비슷한 상태(준 액체, quasi-liquid)로 변한다는 사실을 알아내, ‘미국국립과학원회보(PNAS)’ 2016년 12월 12일자에 발표했다. 이미 약 150년 전, 영국 과학자 마이클 패러데이는 0℃ 이하에서 얼음 표면에 액체와 비슷한 얇은 층이 있다는 사실을 밝혀냈다. 그 후 얼음이 미끄러지고 빙하가 움직이는 데 이 층이 중요한 역할을 한다는 사실과, 0℃에서는 두께가 약 45nm 정도까지 성장한다는 것이 밝혀졌다. 하지만 몇 ℃에서 얼음 표면에 이런 준 액체 층이 생기는지, 온도에 따라 두께가 어떻게 달라지는지 등은 알 수 없었다. 연구팀은 크기가 약 10cm인 단결정 얼음의 표면에서 분자들이 어떻게 상호작용하는지 관찰했다....
  • ‘힉스 이후’를 책임진다Part 2 한국인이 제안한 미스터 입자3 1977년 7월 미국물리학회지(피지컬리뷰레터스)에는 4쪽짜리 논문이 하나 실렸다. 글쓴이는 미국 국립페르미연구소의 벤자민 리 박사와 스탠퍼드대 물리학과의 스티븐 와인버그 교수였다. 와인버그 교수는 10년 전인 1967년, 피터 힉스 교수 등이 발견한 힉스 메커니즘을 이용해 우주의 물질과 힘의 근원을 설명한 표준모형의 근원을 닦은 논문을 쓴 당대 최고의 물리학자 중 하나였다. 실제로 그는 2년 뒤인 1979년 노벨 물리학상을 받았다(사실상 시간문제였다). 그런 와인버그 교수와 공동으로 논문을 썼으니 리 박사 역시 만만치 않은 석학이었음을 짐작할 수 있다. 실제로 그는 당시 이론물리학계를 주름잡던 최첨단 이론인 ‘게이지이론’의 세계적인 대가였다. 그런데 그의 이름 옆에는 낯선 주석 표시가 붙어 있었다. 논문 맨 뒤로 넘겨 본 물리학자들은 이미 널리 알려...
  • [Issue] 편리한 현대의 딜레마, 포장지 속 과불화화합물 유료 과불화화합물. 이름은 낯설지만 방수제와 윤활제, 페인트와 잉크, 종이, 섬유, 카페트, 조리도구, 반도체 세정제, 소화약제까지 안 쓰이는 곳이 없다. 특히 반질반질하게 코팅된 종이 음식 포장지에는 두세 개 중 하나에 과불화화합물이 쓰였다. 과불화화합물은 다른 물질은 따라올 수 없는 발수력(물을 튕겨내는 성질)을 자랑한다. 게다가 열을 가해도 안정적이고 먼지가 묻지 않으며 심지어 기름도 스며들지 않는다. 비결은 구조에 있다. 탄소가 여러 개 결합한 탄화수소의 기본 골격에서 수소가 플루오린으로 치환돼 있는데, 안정한 플루오린 성분 때문에 표면장력이 실리콘보다도 낮다(86쪽 참고). 패스트푸드 포장지에도? 그러나 너무 팔방미인인 것도 문제다. 미국 침묵의 봄 연구소 로렐 샤이더, 미국 캘리포니아주 독성물질관리국 시모나 발안, 미국 호프칼리지 화학과 마가렛 디...
  • [과학뉴스] 대장균으로 플라스틱 재료 합성! 국내 연구팀이 독성 물질을 사용하지 않고도 플라스틱의 재료를 합성하는 데 성공했다. 이상엽 KAIST 생명화학공학과 교수팀은 세계 최초로 대장균을 이용해 테레프탈산(TPA)을 생합성했다. 테레프탈산은 폴리에스터 섬유나 페트(PET)를 만들 때 필요한 주원료로, 파라자일렌(p-xylene)이라는 물질로부터 합성한다. 현재 공장에서 파라자일렌으로 테레프탈산을 만드는 화학공정에는 에너지가 많이 들 뿐만 아니라 인체에 해로운 유독성 촉매를 사용해야 한다는 문제점이 있었다. 그런데 연구팀이 개발한 방법은 에너지 효율을 높이고 유독성 촉매를 사용하지 않아 친환경적이다. 연구팀은 대장균 외에도 테레프탈산을 생산할 수 있는 새로운 균주를 찾을 계획이다. 이 연구 결과는 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 5월 31일자 온라인판에 실렸다. doi:10.1038/ncomms15689
  • [과학뉴스] 쿼크 6개로 이뤄진 新 입자 발견 미지의 새로운 입자가 발견됐다. 독일 율리히원자력연구소는 가속기 ‘코시(COSY)’ 실험을 통해 6개의 쿼크로 이뤄진 새로운 입자가 존재함을 입증해 물리학술지 ‘피지컬리뷰레터스’ 5월 23일자에 발표했다. 쿼크는 전자와 함께 세상의 물질을 이루는 입자로 현재까지 모두 6종류가 발견됐다. 둘 또는 셋이 모여 중간자나 양성자, 또는 중성자를 만드는데, 1964년 물리학자 프리먼 다이슨은 쿼크가 네 개 이상 모여 만든 입자도 존재할 것으로 예측했다. 이 입자는 이후 50년 가까이 발견되지 않다가, 올해 쿼크 2개와 반쿼크 2개로 이뤄진 새로운 입자가 발견되며 확인됐다(테트라쿼크). 2011년에는 8개국 120여 명의 과학자들이 쿼크 6개로 이뤄진 신종 입자가 존재할 수 있다고 예측하고, 이 입자에 ‘이중중입자’라는 이름을 붙였다. 이번에 측정...