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[IT뉴스]산화물 층 살짝 비틀자 원자가 전자 움직임 바꿨다

온카뱅크관리자

2026-01-16 15:28:28

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        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="pz8INjLxR2">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="48d67902d3c61af352b43f2a2c6e603d85af6cfa3f106ca39520cbeda22512a7" dmcf-pid="Uq6CjAoMn9" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="연구결과가 실린 ACS 나노 표지. 포스텍 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202601/16/dongascience/20260116151926133yepd.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="0tA3TyhDLV" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202601/16/dongascience/20260116151926133yepd.jpg" width="658"></p>
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            연구결과가 실린 ACS 나노 표지. 포스텍 제공
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          <p contents-hash="165bdc9bf6af01172f587d2f189dcff8d48e3dae0e1a09980cfac765583c29f2" dmcf-pid="uBPhAcgRMK" dmcf-ptype="general">2개의 산화물 결정 층을 비틀기만 해도 원자 배열이 전자 움직임을 조절할 수 있다는 사실이 규명됐다. </p>
          <p contents-hash="540b8a17b04cce3a232649256ef5a76c3c61892863e5086b253648bbe0ef7e15" dmcf-pid="7bQlckaeeb" dmcf-ptype="general">포스텍은 최시영 신소재공학과·반도체공학과 교수 연구팀이 창범 엄 미국 위스콘신대 매디슨교수, 이경준 박사후연구원, 이시카와 료 일본 도쿄대 교수와의 공동 연구를 통해 산화물 두 층을 특정 각도로 비틀어 쌓은 계면에서 이러한 현상이 형성되는 원리를 규명했다고 16일 밝혔다. 이 연구는 최근 국제 학술지 'ACS 나노(ACS Nano)'에 표지논문으로 실렸다.</p>
          <p contents-hash="6544be7d02bd2facc1992a6eb2f52bcaf8cd47169dadef3b5887118b5cefe5c6" dmcf-pid="zKxSkENdMB" dmcf-ptype="general">이번 연구의 핵심 개념은 ‘모아레 무늬’다. 모아레 무늬는 두 개의 주기적인 구조가 약간 어긋나 겹칠 때 눈에 보이거나 측정되는 간섭 패턴을 말한다. </p>
          <p contents-hash="978500b7a7272e59425dd1a780f6621dddc011916e2f86ebf2b3b54f93bd1d6d" dmcf-pid="q9MvEDjJnq" dmcf-ptype="general">벌집 모양 격자 두 개를 겹쳐 한쪽을 살짝 회전시키면 기존과는 다른 큰 주기의 무늬가 새롭게 나타난다. 다만 이러한 ‘뒤틀린 이중 층 구조’ 연구는 그동안 그래핀 같은 2차원 소재에서 주로 이뤄졌다. 산화물은 단단한 3차원 결정이라 뒤틀린 계면을 만들기도 어렵고 계면만 골라서 분석하기도 까다롭다.</p>
          <p contents-hash="5b75e6ed4564f4553ed7299ba9d36365eff89249cdd5791a944e44aa13c6d6d8" dmcf-pid="B2RTDwAiMz" dmcf-ptype="general">연구팀은 두 결정을 특정 각도로 맞췄을 때 원자들이 주기적으로 일치하는 ‘겹침 자리 격자(Coincidence Site Lattice, CSL)’ 조건을 활용해 이 문제를 해결했다. 이 방식을 스트론튬 타이타네이트(SrTiO₃) 산화물 결정에 적용한 결과 뒤틀린 산화물 계면에는 네 가지 서로 다른 원자 배열이 반복되는 모아레 초격자가 형성됐다. </p>
          <p contents-hash="fbcb09de67c67ff0078571f68209d509866bfa293263550a11580ca4c16df852" dmcf-pid="bVeywrcnR7" dmcf-ptype="general">이 배열 가운데 특정 구조에서만 전자 분포가 뚜렷하게 달라졌다. 산소 원자 여섯 개가 타이타늄 원자를 둘러싼 ‘산소 팔면체’ 구조가 미세하게 찌그러지면서 타이타늄이 결합하는 산소 개수가 달라졌다. </p>
          <p contents-hash="69a38f91d94e17499da937b9488437428c260b5525481fadff486a2d3b16eb1f" dmcf-pid="KfdWrmkLJu" dmcf-ptype="general">마치 방 안 가구 배치에 따라 사람이 움직이는 동선이 달라지는 것과 같다. 원자 배치 차이만으로 전자가 모이거나 흩어지는 양상이 완전히 달라지는 현상으로 연구팀은 이를 ‘전하 불균형’으로 설명했다.</p>
          <p contents-hash="35d0a9ccf7f1ffaaec6e1854d696a46ffc9802a623c7d7b411cb61bfc8eeca02" dmcf-pid="94JYmsEoJU" dmcf-ptype="general">전하 불균형이 실제로 어디에서, 어떻게 나타나는지를 확인하기 위해 연구팀은 옹스트롬(Å, 1억 분의 1센티미터) 수준으로 초점을 조절할 수 있는 ‘심도 단층(Depth sectioning)’ 현미경 기법을 활용했다. 이를 통해 계면 전체에서 원자 배열과 전자 거동이 어떻게 연결되는지를 실험적으로 규명했다.</p>
          <p contents-hash="72d8c816e3c13f5fc5ef512095396d18a62bd53d507fd543a854b36b8626b19c" dmcf-pid="209wnLe4Rp" dmcf-ptype="general">최시영 교수는 "2차원 소재에서만 다루어지던 뒤틀린 이중 층 연구 분야를 3차원 산화물 분야로 넓힌 중요한 성과"라며 "향후 전자소자와 기능성 소재에서 원자-전자 구조를 제어하는 데 뒤틀림 각도가 중요한 변수로 쓰일 수 있을 것"이라고 말했다.<br>  </p>
          <p contents-hash="1028aff8186f60ac633bef11fb60d3927b89be80128a3e614549266788088da8" dmcf-pid="Vp2rLod8d0" dmcf-ptype="general">[김민수 기자 reborn@donga.com]</p>
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        <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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