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| 그래핀 위에서 풀러렌(fullerene) 분자 결정이 액체로 상전이하는 과정을 단일 분자 수준에서 관찰할 수 있는 새로운 방법을 제시한 기초과학연구원 등 연구결과는 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF 11.878)에 9월 27일 게재됐다.(자료출처=네이처 커뮤니케이션즈) |
[아시아뉴스통신=이기종 기자] 기초과학연구원(IBS)은 나노의학 연구단 김관표 연구위원팀(연세대학교 물리학과)이 울산과학기술원(UNIST) 김채운 교수팀과 함께 그래핀 위에서 풀러렌(fullerene) 분자 결정이 액체로 상전이하는 과정을 단일 분자 수준에서 관찰할 수 있는 새로운 방법을 제시했다고 2일 밝혔다.
상전이(phase transition)는 물질이 온도, 압력, 외부 자기장 등 일정한 외적 조건에 따라 한 상(phase)에서 다른 상으로 바뀌는 현상이다.
이 상전이를 단일 원자 혹은 단일 분자 수준에서 정밀하게 관찰하기에는 여러 실험적 제약이 존재하는데 특히 액체 상태에서는 분자 배열이 불규칙적이고 각각의 분자들이 활발하게 움직이기 때문에 단일 분자들의 위치 정보를 실시간으로 측정하는 것이 거의 불가능한 것으로 알려져 있다.
이번 연구진은 이러한 제한점을 해결하기 위해 그래핀 위에 풀러렌 분자 결정을 제작함으로써 단일 분자들의 움직임을 전자현미경으로 고체에서 액체로의 상전이 현상을 분자 단위에서 실시간으로 직접 관찰하는데 성공했다.
연구과정을 보면 수차보정 투과전자현미경을 이용해 풀러렌 분자 결정이 액체로 상전이하는 과정을 정밀하게 관찰하고 단일 분자의 실시간 움직임을 동영상으로 촬영했다.
이 연구결과에 의하면 분자들은 불규칙적인 움직임인 브라운 운동(brownian motion)을 하지 않고 주변 분자들과 상호작용하며 움직이는 모습을 보였다.
연구진은 이 현상을 발을 딛을 틈이 없이 사람들이 빽빽하게 모여 있는 공간에서 움직이고자 할 때 주변 사람들이 서로 양보하며 움직일 공간을 만들어주는 모습과 닮아있는 것으로 분석했다.
김관표 연구위원은 “기존에는 모래 알갱이 등 큰 입자들을 이용한 모델 실험이나 컴퓨터 시뮬레이션으로 상전이 현상들을 간접적으로 연구해왔으나 이번 연구로 실제 분자 결정이 액체로 상전이하는 현상을 직접 관찰하는 것이 가능해졌다”고 말했다.
이 연구성과는 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF 11.878)에 9월 27일 게재됐다.
