서강大 강태욱 교수팀, 초미세간극 금속체 제작 성공
[QOMPASS뉴스=이시헌 기자] ‘모든 것에는 틈이 존재하지 그래야 빛이 들어올 수 있으니까.’
레너드 코헨의 노랫말처럼 만물에는 틈이 있다. 그 거리는 아주 멀 수도, 짧을 수도 있다.
그 작은 틈을, 세상에서 가장 작고 세밀한 틈새를 한국인 과학자들이 금속 구조물로 만들어내는 데 성공했다.
틈새는 머리카락 굵기 10만분의 1 크기다. 나노바이오 센서 산업화 분야에 큰 빛줄기가 비치게 된 것이다.
서강대학교 강태욱 교수팀은 버클리대학교(UC Berkeley) 연구팀과 국제협력을 통해, 금속 코어와 껍질로 구성된 나노 입자들의 2차원 단일층에서 껍질을 선택적으로 제거하는 방법으로 '초미세 간극'(ultrasmall gap) 금속센서 제작에 성공했다고 4일 밝혔다.
머리카락 굵기 10만분의 1 거리의 초미세 간극이 생기면 금속 나노입자 주변의 전자기장을 강하게 증폭시켜 그 간극이 줄어들수록 더 낮은 농도의 물질을 빠르게 검출할 수 있게 된다.
초미세 간극을 갖는 금속 구조체는 우수한 물리, 광학적 성질을 지니고 있어 전지(photovoltaics), 광촉매(photocatalysis), 메타물질(metamaterials), 질병진단 센서 개발 등 다양한 분야에서 폭넓게 응용될 수 있다.
지금까지의 연구방식은 크게 두 가지로 나뉘어 왔다.
우선, 금속기판을 계속 자르는 방식은 작업공정이 매우 비싸고 비효율적인 단점이 있었다. 또 달리 금속 나노입자들의 자가배열을 이용하는 방법은 금속 나노입자의 특성상 서로 뭉치게 되어, 간극이 아예 존재하지 않는 문제점이 있었다.
이런 문제점을 극복한 새로운 연구결과는 재료분야의 세계적인 학술지 <어드밴스드 머트리얼>에 2015년 8월 5일자 표지논문으로 선정돼 실리게 됐다. 실험실 수준 연구에 머물던 초미세 간극 금속구조체 제작을 넘어서 향후 3년 내 실용화될 것으로 연구진은 전망했다.강 교수는 “고도의 전문성과 기술력이 필요해 연구실 수준에 머물던 초미세 간극 금속 나노 소재의 개발과 응용에 큰 도움을 주게 됐다"며 "나노바이오 센서 분야의 실용화와 산업화를 앞당기게 될 것"으로 기대했다.