국내 연구진이 이차원 이황화몰리브덴(MoS₂) 나노꽃을 합성하여 방수 기능성 소재를 개발하였다.
자연에서 삼차원으로 존재하는 이황화몰리브덴은 최근 그 형태가 ‘꿈의 신소재’ 그래핀과 유사한 이차원으로 존재할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 매우 얇은 두께(약 0.6 nm)가 특징인 이차원 이황화몰리브덴은 뛰어난 물리 화학적 특성과 신축성을 가져 차세대 신소재로 주목받고 있다.
이차원 이황화몰리브덴의 새로운 기능을 구현하기 위한 필수 요소는 나노-마이크로 구조가 조절된 나노꽃을 합성하는 것이다. 나노꽃이란 소재가 기판에 수직하게 성장한 형태로서, 기존에는 탄소기반의 씨앗(시드 물질)을 기판에 뿌려야만 수직성장이 가능했다.
강상우 한국표준과학연구원(KRISS) 진공기술센터 박사팀과 남성우 미국 일리노이대 어바나-샴페인캠퍼스(UIUC) 교수팀은 시드 물질 없이 균일하게 이차원 이황화몰리브덴의 나노꽃을 합성할 수 있는 새로운 화학기상증착법을 개발하였다. 압력과 증착시간 등을 조절하여 나노구조를 제어했으며, 나노꽃을 신축 기판에 전사 후 구김 기술로 마이크로 구조를 제어하여 방수 기능성 소재를 개발했다. 연구팀은 나노꽃의 나노-마이크로 이중 구조를 제어하는 과정에서 소재의 습윤 조절 특성을 증명하여 최초로 보고했다.
기존 공정 장비만으로 구현할 수 있는 이번 기술은 신축 방수 소재와 의료소재, 넓은 표면적이 필요한 고정밀 환경·바이오센서 및 촉매제 등 다양한 분야에서 사용될 것으로 기대된다.
KRISS 강상우 박사는 ”대표적 이차원 물질인 이황화몰리브덴의 나노-마이크로 구조를 조절함으로써 응용분야를 넓혔으며, 다른 이차원 물질들의 연구에도 활용이 가능하다.”고 말했다.
산업통상자원부 소재부품기술개발사업의 지원을 받은 이번 연구결과는 나노화학분야의 세계적 학술지인 나노 레터스에 게재됐다.
/문병도기자 do@sedaily.com
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