화학과 무기화학 연구실
[연구실모니터] 화학과 무기화학 연구실
더 우수한 재료물질을 향한 노력
최근 화학과 무기화학 연구실의 옥강민 교수와 오승진 원우(석사과정)가 소속된 팀이 발표한 논문이 와일리(Wiley-VCH)사에서 발행하는 화학 종합 저널 <Chemistry - A European Journal> 표지를 차지했다.
■ 무기화학 연구실에서는 어떤 연구를 하나
무기화학 연구실은 화학물질의 구조 연구를 중점으로 하고 있고, 비중심대칭소재 은행을 함께 운영하고 있다. 비중심대칭소재란 결정학적 반전중심이 없는 구조를 지닌 소재로 광학성·압전성·초전성과 같은 산업적으로 유용한 특성을 보인다. 따라서 이런 특성을 보이는 비중심대칭소재를 개발하는 것이 연구의 일차적인 목표다.
새로운 소재를 개발하려는 이유는 기존에 개발된 소재들이 납·수은·카드뮴 등 환경에 나쁜 물질들을 포함한 경우가 많고, 산업적으로 활용이 어려운 경우가 많아 이를 개선하기 위함이다. 나아가 다양한 산업에서 편리하게 활용할 수 있는 새로운 소재 개발을 위해 노력하고 있다.
■ 표지를 차지한 연구는 어떤 연구였나
새로운 준안정 층상구조 고체화합물인 Li2Mo3TeO12를 합성하고, 분해 반응을 유도해 열역학적으로 안정된 물질로 전환되는 과정을 밝혔다. Li2Mo3TeO12에는 금속원소 세 가지가 포함돼있는데, 그중 리튬이 다른 층 사이에 끼어있는 형태다. 리튬을 보다 큰 크기의 양이온으로 교체해 분해 반응을 유도했고, X-선 회절 분석을 통해 이 과정을 추적했다.
여기에서 중요한 점은 기존에는 분해 과정 연구 시 특수한 장비가 필요했지만 이번에는 실험실 장비만으로 연구 가능했다는 것이다. 전환 과정을 밝힌 것과 동시에, 기존 연구의 어려움이었던 비용적·실험적 어려움을 개선한 것이다. 따라서 이번 연구는 앞으로 이뤄질 준안정물질의 합성과 상변화 연구에 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다.
■ 준안정 층상구조 고체 화합물이란 무엇인가
먼저 층상구조란, 층으로 이루어진 물질의 구조를 말한다. 블록을 쌓는 것처럼 층층이 구별돼 반복적으로 나타나는 형식을 층상구조라 한다. 각 층 사이의 결합이 달라 층이 구분된다. 준안정상태는 안정적이기도 하고 불안정적이기도 한 상태를 말한다. 예를 들어 물건을 무게중심을 맞추어 한 점으로 세운 상태와 비슷하다. 다시 말해 안정적이지만 외부자극을 받으면 쉽게 변화될 수 있는, 그리고 변한 뒤에 이전으로 돌아가는 것은 불가능한 물질이다.
■ 하고 싶은 말이 있다면
이번 연구는 순수과학적 측면이 강하다. 따라서 연구 결과가 실용적으로 어떻게 활용될 수 있는지 바로 확인하기는 어렵다. 하지만 순수과학적 연구는 또 다른 연구의 토대가 될 수 있다. 또한, 산업의 효율성을 증대시키는 것도 이러한 연구가 없으면 불가능하다. 무기화학 연구실에서 하는 일도 마찬가지다. 무기화학을 어려운 학문이라고 여기기보다는 인간의 삶을 더 나아지게 하는 학문으로 생각했으면 좋겠다.
정리 정유진 편집위원 | _hegel@daum.net