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원자배열이 불규칙해도 결정이 만들어질 수 있다는 사실을 국내 연구진이 처음 밝혀내, 원자배열이 일정해야 결정이 만들어진다는 기존 이론을 뒤엎었다.

KAIST 화학과 유룡 교수팀은 세계 최초로 메조다공성 실리카(산화규소) 물질을 결정형태로 합성하고, 원자배열이 불규칙적이라는 사실을 알아냈다. 이 결과는 권위있는 과학잡지인 ‘네이처’ 11월 23일자에 표지기사로 실렸다.

다이아몬드나 수정 등 모든 결정은 원자배열이 규칙적이다. 하지만 신소재로 각광을 받고 있는 메조다공성 실리카 물질은 원자배열이 불규칙하기 때문에 지금까지 결정이 아닌 불규칙한 분말 형태로만 합성할 수 있었다. 그런데 이번에 유 교수팀이 메조다공성 실리카 결정을 세계 최초로 합성한 것이다.

유 교수는 합성한 실리카 결정을 일본 도호쿠대, 미국 캘리포니아대(산타바바라) 연구팀의 도움을 얻어, 전자회절기법으로 촬영해 결정이 불규칙하다는 사실을 밝혀냈다.

메조(meso)란 ‘중간 크기’란 의미로 구멍의 직경이 2-30nm(1nm=${10}^{-9}$m)인 경우에 해당한다. 실리카 분자를 계면활성제 분자와 반응시켜 일정한 결정을 만들고, 반응이 끝난 뒤 계면활성제를 녹여내 실리카 물질의 골격만 남은 다공성결정을 생성해냈다. 머리카락 두께의 수만분의 1 크기인 직경 5nm의 미세한 구멍이 무수히 많은 벌집이나 스펀지 모양의 결정이다.

​유 교수는 "내부가 미세한 수많은 구멍으로 이뤄져 표면적이 넓기 때문에 새로운 촉매와 흡착제 및 분리제 등으로 활용할 수 있다"고 말했다.이 물질은 차세대 나노반도체 물질을 개발하는데 근간이 되는 신소재로 최근 주요 선진국에서 연구가 집중되고 있다.