과학 기술자상 KAIST 이정용 교수 '세계 최초 전자현미경으로 액체 관찰'

기사입력 2013.02.12 12:19
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세계 최초로 액체 속에서 일어나는 현상을 원자 단위로 분석 가능한 실시간 관찰기술을 개발한 공로로 KAIST 이정용 교수가 교육과학기술부와 한국연구재단에 의해 ‘이달의 과학기술자상’ 2월 수상자로 선정되었다.

   

KAIST 이정용 교수

KAIST 이정용 교수는 투명한 그래핀의 특징을 활용하여 세계에서 처음으로 액체를 그래핀에 밀봉하는 기술을 개발하고 그 액체 내에서 나노입자가 성장하는 과정을 원자 단위에서 실시간으로 관찰하는 법을 개발하여 액체 내의 수많은 반응 메카니즘을 규명할 수 있는 길을 열었다.

그래핀은 '꿈의 신소재'로 불리는 물질로서, 연필심으로 쓰이는 흑연 ‘그래파이트(graphite)’와 탄소이중결합을 가진 분자를 뜻하는 접미사 ‘-ene’를 결합하여 만든 용어로, 스카치테이프의 접착력을 이용하여 흑연에서 분리한 물질을 말한다.



흑연은 탄소를 6각형의 벌집모양으로 층층이 쌓아올린 구조로 이루어져 있는데 그래핀은 이 흑연에서 가장 얇게 한 겹을 떼어낸 것으로 볼 수 있다.

   
그래핀 액상 셀 제작 방법 모식도

전자현미경은 광학현미경보다 수천배의 배율을 가지고 있어 원자 단위까지 관찰이 가능하지만 고체상태의 시료만 가능하다. 전자와 공기가 만나 산란하는 현상을 방지하기 위해 전자현미경 내의 전자빔이 지나가는 길이 모두 진공으로 유지되는데, 그동안 액체 시료는 진공 속에서 모두 증발하기 때문에 관찰이 불가능했다.

나노재료 제조, 전기화학 및 촉매 반응, 인체 및 동식물 세포 속의 반응과 같은 수많은 반응들은 액체 내에서 일어나거나 액체를 포함한 반응들이다. 따라서 이번 이 교수가 개발한 기술로 인해 액체 내에서 일어나는 과정을 원자 규모로 관찰할 수 있는 길이 열린 것이다.

이 교수는 필름과 같은 2차원 구조에 투명성과 내구성을 가진 그래핀의 특징을 응용해 액체 시료를 밀봉하는 기술을 개발했고, 또한 용액에서 일어나는 현상을 전자현미경으로 실시간 관찰하는 기술을 개발했다.

   
그래핀 액상 셀의 투과전자현미경 사진과 모식도

교과부 과기인재기반 허재용 과장은 "이 교수는 실제로 이 기술을 적용하여 용액에서의 백금입자가 성장하는 과정을 실시간으로 관찰함으로써 그 성장 메커니즘을 규명하였다"며 "이 연구 성과는 지난 2012년 4월 ‘사이언스(Science)’지에 게재되었고, 사이언스지의 This week 및 Perspectives, 네이처지의 Research Highlights, 그리고 BBC 등 유명 해외 언론매체에도 보도된 바 있다"고 전했다.

한편, 이 교수는 “이번 수상을 계기로 새로운 학문 분야인 '액체 전자현미경'과 '나노액체'를 더욱 깊이 개척하고, 그 동안 베일에 싸여있던 액체 내에서 일어나는 많은 과학 현상들을 원자단위로 규명함으로써, 우리의 생활을 더 편리하거나 이롭게 하는 데 최선을 다하고자한다” 고 소감을 밝혔다.

[최화순 기자 hschoi@worldyan.com]
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