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[IT뉴스]“여러겹 쌓아도 성능저하 없다” KAIST, 차세대 2차원 소재 개발

온카뱅크관리자

2026-06-08 08:27:30

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">- KAIST-오레곤 대학, 고성능 전자소자·에너지 소재 새 설계 전략 제시</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="64mbTjrNGS">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="165117d1b9940d200de107fdfbfbf59cc33f9e5706a8025b314d9d819a93e951" dmcf-pid="P8sKyAmjYl" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="문상원(오른쪽 아래부터 시계 방향), 이재경 KAIST 학생, 박근찬 포항공고대학교 학생, 박선아 KAIST 교수, 크리스토퍼 헨든(왼쪽 상단) 오레곤대학교 부교수.[KAIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202606/08/ned/20260608082155533gtqa.jpg" data-org-width="953" dmcf-mid="48JHA6d8ZT" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202606/08/ned/20260608082155533gtqa.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            문상원(오른쪽 아래부터 시계 방향), 이재경 KAIST 학생, 박근찬 포항공고대학교 학생, 박선아 KAIST 교수, 크리스토퍼 헨든(왼쪽 상단) 오레곤대학교 부교수.[KAIST 제공]
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="a6296593b3c34dc66caac1629ab6c7bc0ef5071799af6a5e328121200bb40386" dmcf-pid="Q6O9WcsAth" dmcf-ptype="general">[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 그동안 이론적으로만 제안되어 왔던 2차원 전도성 금속-유기 구조체의 고유 전자구조를 실제 물질에서 구현할 수 있는 새로운 설계 원리를 제시했다. 이를 활용하면 차세대 전자소자와 양자소재의 실용화를 앞당길 것으로 기대된다.</p>
          <p contents-hash="99b2a3478dadd9934c12693f9ecccc12797661b019c7c11a36c8fd199b311748" dmcf-pid="xMl4XwhDtC" dmcf-ptype="general">KAIST는 화학과 박선아 교수 연구팀이 미국 오리건대학교 크리스토퍼 헨든 교수와 공동연구를 통해 층간 간섭은 최소화하면서도 높은 전기전도도를 유지하는 새로운 2차원 전도성 금속-유기 골격체(Metal–Organic Framework, MOF)를 개발했다고 8일 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="ea075aef31abde78cd5c03c00a81ec4b4c5fe455723a1f7d60601d5d5360ac0d" dmcf-pid="yW8hJB4qXI" dmcf-ptype="general">2차원 소재는 원자 수준으로 얇아 전자가 빠르게 이동할 수 있어 차세대 반도체와 양자소재의 유력 후보로 꼽힌다. 그러나 실제 활용을 위해 여러 층이 쌓이면 층과 층 사이의 상호작용 때문에 전자의 움직임이 방해받아 성능이 떨어지는 문제가 있었다.</p>
          <p contents-hash="a721ed3c9468ded80c6933be9f5bad3c703a6a194155d048ad09d3fef1364a15" dmcf-pid="WY6lib8BtO" dmcf-ptype="general">연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 층과 층이 서로 직접 간섭하지 않도록 ‘각도’에 주목했다. 새롭게 설계한 분자 구조는 여러 층이 쌓여도 각 층이 일정한 각도로 배열되도록 해 면과 면이 직접 맞닿는 것을 최소화했다. 이는 여러 장의 카드를 완전히 포개지 않고 살짝 비틀어 쌓아 서로 달라붙지 않도록 하는 것과 비슷한 원리다. 그 결과 층간 상호작용이 줄어들고 전자가 보다 원활하게 이동할 수 있게 됐다. 연구팀은 이러한 구조를 구현하기 위해 트립티센(Triptycene) 기반 분자를 설계하고, 이를 이용해 새로운 2차원 전도성 MOF 소재를 합성했다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="4506de0a01b752639a2b5c7cb16f657f4f70ba0e253713747a48ce18622556f0" dmcf-pid="YGPSnK6bXs" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="차세대 2차원 전도성 소재 개발 모식도.(AI 생성 이미지).[KAIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202606/08/ned/20260608082155761hggc.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="8bdGj8e4Yv" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202606/08/ned/20260608082155761hggc.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            차세대 2차원 전도성 소재 개발 모식도.(AI 생성 이미지).[KAIST 제공]
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="3b34131549cdae748580430b80e322fb6d85ad7799f1dc43bb71c18443d9cb59" dmcf-pid="GHQvL9PKHm" dmcf-ptype="general">연구팀이 개발한 새로운 물질은 여러 층이 쌓인 상태에서도 단일층과 유사한 전자 구조를 유지하는 것으로 나타났다. 특히 전자가 빠르고 효율적으로 이동할 수 있는 특수한 전자 구조(kagome 격자의 디랙 밴드 구조)를 그대로 보존했다. 이는 전자가 복잡한 장애물 없이 고속도로를 달리듯 이동할 수 있게 해 높은 전기전도도를 구현하는 데 유리한 구조다. 따라서 지금까지 단일층에서만 구현 가능할 것으로 여겨졌던 전자 구조가 실제 여러 층이 쌓인 벌크 소재에서도 유지될 수 있음을 보여주는 결과다.</p>
          <p contents-hash="afeb748d414245684adeeab4f87e5982b46bdcbcb1be73ec4d6ef0faacdb1dc2" dmcf-pid="HXxTo2Q9Yr" dmcf-ptype="general">실제 이 소재는 별도의 도핑(불순물을 넣어 전기적 특성을 높이는 공정) 없이도 0.58 S/cm의 높은 전기전도도를 보였다. 이는 층간 간섭을 줄이면서도 우수한 전기적 성능을 구현할 수 있음을 입증했다.</p>
          <p contents-hash="c3a774e239b308853535002a730f8b9d3099e1bba7807a44dfafdf7f4b949fe0" dmcf-pid="XZMygVx21w" dmcf-ptype="general">이번 연구는 ‘쌓이면 성능이 떨어진다’는 2차원 소재의 오랜 난제를 해결했다는 점에서 의미가 크다. 단일층에서만 가능할 것으로 여겨졌던 우수한 전자 특성을 실제 소재에서도 구현할 수 있음을 보여주며, 기초 연구를 실용 기술로 연결하는 중요한 전환점이 될 것으로 기대된다.</p>
          <p contents-hash="1f8b93b126054907cd5dfc694148d9e9f6b260e6de47d28451204e72f2be6282" dmcf-pid="Z5RWafMVXD" dmcf-ptype="general">박선아 교수는 “전도성 다공성 소재를 활용하는 센서나 에너지 저장 분야에서 활용 가능성을 검토할 계획”이라면서 “장기적으로는 단일층 또는 수층 수준으로 박리하여 차세대 전자소자와 양자소재 플랫폼으로 응용하는 것을 목표로 하고 있다”고 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="cee410cce44d171a20e4a1ac54cf3fa108e999c9a2709a843ba520c240e21e83" dmcf-pid="51eYN4Rf1E" dmcf-ptype="general">한국연구재단 지원으로 수행된 이번 연구결과는 화학 분야 국제학술지 ‘미국화학회지(JACS)에 4월 8일 게재됐다.</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 헤럴드경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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