2Â÷¿ø ½Å¹°Áú '¸Æ½Å’, »ó¿ëȵDZ⿡´Â ¾ÆÁ÷ ½Ã±â»óÁ¶
¿¬±¸°á°ú, Àç·á°úÇÐºÐ¾ß ¼¼°èÀû ±ÇÀ§Áö Advanced Materials °ÔÀçµÅ
¡ã ±è¼¼È£ ±³¼ö(±³½ÅÀúÀÚ), Baptiste Gault ±³¼ö(°øµ¿±³½ÅÀúÀÚ)
¿ì¸® ÇÐȸ ȸ¿øÀÎ °í·Á´ëÇб³ °ø°ú´ëÇÐ ½Å¼ÒÀç°øÇкΠ±è¼¼È£ ±³¼ö ¿¬±¸ÆÀ°ú ¸·½ºÇöûÅ© ¿¬±¸¼Ò Baptiste Gault ¿¬±¸ÆÀÀÌ ÃÖÃÊ·Î 2Â÷¿ø ¹°Áú ‘¸Æ½Å’À» ¿øÀÚ´ÜÀ§¿¡¼ °üÂûÇÏ´Â ±â¼ú °³¹ß¿¡ ¼º°øÇß´Ù.
À̹ø ¿¬±¸°á°ú´Â Àç·á°úÇÐ ±ÇÀ§ ÇмúÁöÀÎ ¾îµå¹ê½ºµå ¸ÓƼ¸®¾óÁî (Advanced Materials, IF = 29.4 (2022))¿¡ ÇöÁö ½Ã°¢ 8¿ù 22ÀÏ¿¡ ¿Â¶óÀÎ °ÔÀçµÆ´Ù.
±è¼¼È£ ±³¼öÆÀÀº ¸¶Âù°¡Áö·Î ÇöÀç »ê¾÷°è¿Í ±¹³»¿Ü¿¡¼ °¡Àå Å« °ü½ÉÀÌ ÀÖ´Â ½Å¹°Áú 2Â÷¿ø ‘¸Æ½Å’ ±¸Á¶ ³»·¿ÜºÎ¿¡µµ »ó´çÇÑ ºÒ¼ø¹° ÇÔ·®ÀÌ ÀÖ´Ù´Â »ç½ÇÀ» ¹àÇô³Â´Ù.
ÃÖ÷´Ü ¿øÀÚ Å½Ä§ ´ÜÃþ Çö¹Ì°æ(atom probe tomography)Àº ¾ÆÁÖ ¾ãÀº ¹Ù´Ã ¸ð¾çÀ¸·Î °¡°øµÈ ½ÃÆí Ç¥¸éÀÇ ¿øÀÚµéÀ» °íÀü¾Ð ÆÞ½º¸¦ °¡ÇØ Â÷·ÊÂ÷·Ê·Î Àü°èÀÌ¿Â Áõ¹ß½ÃÄÑ °ËÃâ±â¿¡ Ãæµ¹½ÃŲ ÈÄ, ¿øÀÚÀÇ Ãæµ¹ À§Ä¡¿Í ¼ø¼, ±×¸®°í Ãæµ¹ ¿øÀÚÀÇ Áú·® ´ë ÀüÇÏ ºñ¸¦ ÀÌ¿ëÇØ ½ÃÆíÀÇ 3Â÷¿ø ¿øÀÚ ºÐÆ÷¸¦ À̹Ì¡ÇÏ´Â ºÐ¼® ±â¼úÀÌ´Ù. ÀÌ´Â 3Â÷¿ø ¿øÀÚ´ÜÀ§ ºÐ¼® ¹× ÈÇÐÀû Á¤·® ºÐ¼®ÀÌ °¡´ÉÇϸç, 100¾ï ºÐÀÇ 1¹ÌÅÍ ´ÜÀ§ÀÇ °ø°£ ºÐÇØ´É°ú ¸ðµç ¿ø¼Ò¿¡ ´ëÇØ µ¿ÀÏÇÑ ÈÇкÐÇØ´ÉÀ» °¡Áö°í ÀÖ¾î ³ª³ë¹°ÁúÀ» ºÐ¼®ÇÏ´Â µ¥ ¸Å¿ì ÀûÇÕÇÏ´Ù.
¸Æ½Å(MXene)Àº ±Ý¼ÓÃþ°ú ź¼ÒÃþÀÌ ±³´ë·Î ½×ÀÎ 2Â÷¿ø ³ª³ë¹°Áú·Î, ³ôÀº Àü±âÀüµµ¼ºÀ» °®Ãß°í ¿©·¯ ÈÇÕ¹°·Î Á¶ÇÕÇÒ ¼ö ÀÖ¾î ¹èÅ͸®, ¹ÝµµÃ¼, Ã˸Å, ÀÇ·á, ÀüÀÚ±â±â, ¼¾¼ µî ´Ù¾çÇÑ ºÐ¾ß¿¡¼ È°¿ëÇÒ ¼ö ÀÖ¾î ²ÞÀÇ ½Å¼ÒÀç¶ó ºÒ¸°´Ù. ÇÏÁö¸¸, ±¸Á¶ ¹× ÈÇÐÁ¶¼ºÀ» ºÐ¼®Çϱ⿡ ¾î·Á¿î ¾ãÀº ±¸Á¶¶ó, Á¦Á¶ °úÁ¤¿¡¼ »ý±ä ºÒ¼ø¹° Á¸Àç ¿©ºÎ ±×¸®°í ‘¸Æ½Å’ ±¸Á¶ ³»ºÎ¿¡ »ðÀÔµÈ ¾ËÄ®¸® ÀÌ¿ÂÀÇ Á¸Àç °¡´É¼ºÀ» ¾Ë ¹æ¹ýÀÌ ¾ø¾î, ¿ì¼öÇÑ Æ¯¼º°ú ±¸Á¶,Á¶¼º°£ÀÇ »ó°ü°ü°è¸¦ ¸íÈ®ÇÏ°Ô ±Ô¸íÇÒ ¼ö°¡ ¾ø¾ú°í ´õ ³ª¾Æ°¡ ºÒ¼ø¹° À¯¹«¸¦ ¾Ë ¼ö ¾ø´Ù º¸´Ï »ç¿ë ¾ÈÀü¼º¿¡ Áß¿äÇÑ Á¤Á¦ ó¸® ¹æ¹ý¿¡ °üÇÑ ¿¬±¸µµ ¹ÌÈíÇß´Ù.
Çа迡¼´Â ¸¹Àº ¿¬±¸¿Í ³ë·ÂÀ¸·Î ‘¸Æ½Å’ÀÇ »ý»ê ¹× ±¸Á¶ÀÇ ¾ÈÁ¤È ¹®Á¦Á¡µéÀ» ÇØ°áÇßÁö¸¸, ºÒ¼ø¹° Á¸Àç¿Í Ç¥¸éÀÇ ºÒ¼ø¹°ÀÇ ¿ªÇÒ°ú Á¤È®ÇÑ ÇÔ·®À» ¾Ë¾Æ³»´Â µ¥¿¡ À־ ºÐ¼® ±â¼úÀû ÇѰ踦 °Þ°í ÀÖ´Ù. °¡Àå Å« ÀÌÀ¯´Â ±âÁ¸ÀÇ ºÐ¼®±â¹ý Áß ÀüÀÚÇö¹Ì°æ°ú X-ray ±â¹Ý Çö¹Ì°æ µîÀº ³·Àº ÈÇÐÀû ºÐÇØ´ÉÀ¸·Î ÀÎÇÏ¿© ¾ãÀº ‘¸Æ½Å’ ¼ÒÀçÀÇ Á¤È®ÇÑ Á¶¼ºÀ» ¾Ë ¼ö ¾ø´Â ÇÑ°è°¡ ÀÖ¾ú´Ù. ´ë·®À¸·Î ÇÕ¼ºÇÑ ‘¸Æ½Å’ ¼ÒÀç¿¡¼µµ ºÒ¼ø¹° ¿øÀÚµéÀÌ ¾î¶»°Ô ºÐÆ÷µÇ¾îÀÖ´ÂÁö µî ¾Ë ¼ö ¾ø¾î, ±×µ¿¾È Çаè-»ê¾÷°è¿¡¼µµ Å« °ü½ÉÀ» °¡ÁöÁö ¾Ê¾Ò´Ù.
¿¬±¸ÆÀÀº ÃÊ°íÇØ»óµµ¿Í ÈÇкÐÇØ´É ¿øÀÚ Å½Ä§ ´ÜÃþ Çö¹Ì°æÀ» È°¿ëÇÏ¿© À̹Ì¡À» Æ÷ÇÔ Á¤È®ÇÑ ºÒ¼ø¹° ÇÔ·® Á¶¼ººÐ¼®À» °¡´ÉÇÏ°Ô Çß´Ù. APT ±â¼ú°ú 2Â÷¿ø ¹°Áú ºÐ¼® ±â¼úÀ» °³¹ßÇÏ¿©, 2Â÷¿ø ‘¸Æ½Å’ ¹°ÁúÀÇ Á¶¼º°ú ±¸Á¶¸¦ ÃøÁ¤ÇÏ°í Çؼ®ÇÑ °á°ú, ¸Æ½Å ¹°ÁúÀº ±âÁ¸¿¡ ¾Ë·ÁÁ® ÀÖ´ø ÈÇб¸Á¶¿Í ´Þ¸® ¼øµµ°¡ ³·´Ù´Â »ç½ÇÀ» ¹àÇô³Â´Ù.
2Â÷¿ø ‘¸Æ½Å’Àº MAX¶ó°í ºÒ¸®´Â °áÁ¤¼º ¹°Áú·ÎºÎÅÍ ¸¸µé¾îÁø´Ù. MAX¿¡¼ MÀº ÀüÀ̱ݼÓ, A´Â 13Á· ¶Ç´Â 14Á· ¿ø¼Ò, X´Â ź¼Ò³ª Áú¼Ò·Î ÀÌ·ïÁ® ÀÖÀ¸¸ç, ¿©±â¼ MAX °áÁ¤¼º ±¸Á¶¿¡¼ A¸¸ ¼±ÅÃÀûÀ¸·Î ºÒ»êÀ» ÅëÇØ ³ì¾Æ ¹Ú¸®Çϸé, ¸Æ½Å(MXenes) Æò¸é±¸Á¶¸¦ °¡Áø ¹°ÁúÀÌ µÈ´Ù. ¸Æ½ÅÀÇ ¹ß°ßÀº Áï MAX±¸Á¶¿¡¼ A¸¦ ¼±ÅÃÀûÀ¸·Î Á¦°ÅÇØ¿© ¸¸µé ¼ö ÀÖ´Ù.
¿¬±¸ÆÀÀº ‘¸Æ½Å’ Áß °¡Àå ¸¹ÀÌ »ç¿ëµÇ´Â Ti3C2 ‘¸Æ½Å’À» Àß ¾Ë·ÁÁø »ý»ê¹æ¹ýÀ¸·Î LiF¿Í HCl·Î ¼±ÅÃÀû ¿¡ÄªÀ» ÅëÇØ 3Â÷¿ø Ti3AlC2¿¡¼ Ti3C2 Æò¸é±¸Á¶ ³ª³ë½ÃÆ® ¸¸µé¾ú°í, ¼¶¼¼ÇÑ Á¤Á¦°úÁ¤À» °ÅÃÄ ÇÕ¼ºµÈ 2Â÷¿ø ¹°Áú ‘¸Æ½Å’À» ¿øÀÚ´ÜÀ§ ºÐ¼®ÇÏ¿´´Ù. ±âÁ¸ÀÇ Çй®¿¡¼ ¹ßÇ¥ÇÑ O, OH ÈÇÕ¹°»Ó¸¸ÀÌ ¾Æ´Ï¶ó ¿øÄ¡ ¾Ê´Â ´Ù·®ÀÇ ¾ËÄ®¸® (Li, Na) ¹× ÇÒ·Î°Õ (Cl, F) ¿ø¼Ò¿Í ÇÔ²² ¿¡ÄªµÇÁö ¾ÊÀº Al ¿ø¼Òµéµµ °ËÃâµÆ´Ù.
Áö±Ý±îÁöÀÇ ºÐ¼® ±â¼ú ÇÑ°è·Î ‘¸Æ½Å’ ±¸Á¶ ³»·¿ÜºÎ¿¡¼ ºÒ¼ø¹° Á¸Àç ¿©ºÎ¸¦ ¿¬±¸ÇÑ »ç·Ê´Â ¾ø¾ú´Ù. Ç㳪, ¾ÕÀ¸·Î´Â ‘¸Æ½Å’ ½Å¼ÒÀç ³»¿¡ ±Ø¼Ò·®ÀÇ ºÒ¼ø¹°°ú ÀáÀçÀû ºÒ¼ø¹°¿¡ °üÇÑ ¾ÈÁ¤¼º°ú Æò°¡ ¿¬±¸°¡ ÇÊ¿äÇÒ °ÍÀ¸·Î ¿¹»óµÈ´Ù. ¿¹¸¦ µé¾î, ‘¸Æ½Å’ÀÇ ÀÀ¿ë ºÐ¾ß¿¡´Â ¸®Æ¬ ÀÌ¿Â ¹èÅ͸®ÀÇ Àü±Ø°°Àº ¿¡³ÊÁö ÀúÀå ¼ÒÀçµµ Àִµ¥, ÇÕ¼ºÇÑ ‘¸Æ½Å’¿¡¼ ºÒ¼ø¹°·Î ¸®Æ¬¿ø¼Ò°¡ Á¸ÀçÇÑ´Ù´Â »ç½ÇÀº ‘¸Æ½Å’ÀÇ ¿ì¼öÇÑ ÀúÀå Ư¼ºº¸´Ù´Â ÇÕ¼º Áß¿¡ Á¸ÀçÇÏ´Â ¸®Æ¬ ºÒ¼ø¹°À̶ó´Â °¡´É¼ºÀÌ Àֱ⠶§¹®ÀÌ´Ù.
À̹ø ¿¬±¸¿¡¼´Â ¿øÀÚ´ÜÀ§ ºÐ¼® ±â¼úÀÎ ¿øÀÚ Å½Ä§ ´ÜÃþ Çö¹Ì°æÀ» È°¿ëÇÏ¿©, ÃÖÃÊ·Î 2Â÷¿ø ¹°Áú ‘¸Æ½Å’À» Á¤¹ÐÇÑ ÈÇб¸Á¶ ºÐ¼®À» ÁøÇàÇß´Ù. ºÒ¼ø¹° ¿ø¼ÒµéÀ» 3Â÷¿øÀ¸·Î À̹ÌÁö ó¸®ÇÔÀ¸·Î½á ‘¸Æ½Å’ÀÇ Æ¯¼ºÀ» ´õ ±í°Ô ÀÌÇØÇÒ ¼ö ÀÖ´Â ¹æÇâÀ» Á¦½ÃÇß´Ù.
±è¼¼È£ ±³¼ö´Â “À̹ø ¿¬±¸¿¡¼´Â °¡Àå ¸¹ÀÌ ¾²ÀÌ´Â Ti3C2 ¸Æ½Å ¹°ÁúÀÇ ºÒ¼ø¹°¿¡ ÁÖ¸ñÇßÁö¸¸, ¸Æ½ÅÀÇ Á¾·ù¿Í ÇÕ¼º °úÁ¤ Áß ¿øÄ¡ ¾Ê°Ô ÷°¡µÇ´Â ºÒ¼ø¹°ÀÇ Á¾·ù´Â ÈÙ¾À ¸¹´Ù."¸ç "»õ·Ó°Ô °³¹ßµÈ ºÐ¼® ¹æ¹ýÀ» Àû¿ëÇØ ºÒ¼ø¹° ÇÔ·®À» Á¤Á¦ÇÒ ¼ö ÀÖ´Â °øÁ¤°ú ºÒ¼ø¹° ¿ªÇÒÀ» ±Ô¸íÇÏ´Â »õ·Î¿î Áö½ÄÀ» µµÃâÇÏ·Á ÇÑ´Ù.”°í ÀüÇß´Ù.
À̹ø ¿¬±¸¼º°ú´Â °í·Á´ëÇб³¿Í Çѱ¹¿¬±¸Àç´ÜÀÇ Áö¿øÀ¸·Î ¼öÇàµÆ´Ù.
[ ±× ¸² ¼³ ¸í ]
¡ã±×¸² 1. ‘¸Æ½Å’ ¹°Áú »êÈ ¹ÝÀÀ ÈÄ ÀüÀÚÇö¹Ì°æ ¹× ¿øÀÚŽħ´ÜÃþÇö¹Ì°æ °á°ú. ¸Æ½Å Àç·á ³»ºÎ¿¡ »ê¼Ò ¿øÀÚ »Ó¸¸ÀÌ ¾Æ´Ï¶ó, ºÒ¼Ò, ¿°¼Ò, ¸®Æ¬, ¾Ë·ç¹Ì´½ ¿ø¼Ò °ËÃâ.
¡ã±×¸² 2. ‘¸Æ½Å’ ¹°Áú »êÈ Àü/ÈÄ ºÒ¼ø¹° ºÐÆ÷µµ °á°ú: »êÈµÈ ¸Æ½Å ³»ºÎ¿¡¼µµ ¸®Æ¬, ź¼Ò, ³ªÆ®·ý, ¿°¼Ò ¿ø¼Ò °ËÃâ.
¡ã±×¸² 3. ‘¸Æ½Å’ ¹°Áú ÇÕ¼º ¹× »êÈ °úÁ¤: »ê¼Ò¿¡ ¹Î°¨ÇÑ Ti3C2 ¸Æ½Å ¹°ÁúÀÌ TiO2·Î º¯È °úÁ¤ °üÃø.
-Ãâó: °í´ë´º½º
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