나노크기 탄소자석 생성원리 규명

고려대 이철의 교수팀 연구

10억분의 1미터 나노크기 탄소 자석 생성의 원리가 국내 연구진에 의해 밝혀졌다.

교육과학기술부(장관 이주호)는 고려대학교 물리학과 이철의 교수 연구팀이 탄소원자 60개가 연결된 나노크기 축구공 모양의 분자인 풀러린(fullerene)이 수소를 흡착하면 상온에서 영구자석으로 변하는 원리를 규명하고 이같은 연구결과를 물리학 분야 권위지 ‘피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)’지 22일자에 게재했다고 25일 밝혔다.

이 교수팀은 풀러린에 흡착된 수소가 분자 표면에 갇힌 전자를 생성하고 상호작용에 의해 새 에너지띠를 형성하면서 영구자석을 만들게 되는 점을 규명했다.

연구팀은 풀러린에 흡착된 수소의 수가 홀수일 때만 영구자석이 되며 수소가 흡착되면 숫자에 관계없이 동일한 세기의 영구자석이 된다는 사실도 확인했다.

이번 연구는 탄소의 물성에 대한 이론적 연구로 지난 10년간 학계의 풀리지 않은 수수께끼였던 풀러린으로 영구자석을 만들 수 있는지에 대한 논쟁에 종지부를 찍었다는 점에서 의미가 있다고 교과부는 설명했다.

기존의 자석은 철과 같은 중금속으로 단단하지만 무거운 반면 탄소는 가벼우면서도 단단한 친환경 소재로 다양한 형태를 갖는 것이 특징이다.

2006년 이 교수팀은 흑연이 영구자석이 되는 원리를 밝히기도 했다.

이철의 교수는 “이번 연구는 지난 10년간 논쟁의 중심에 섰던 풀러린으로 영구자석을 만들 수 있음을 처음으로 밝힌 의미 있는 연구성과”라면서 “나노크기의 풀러린 영구자석은 향후 차세대 MRI용 조영제나 새로운 암치료법 등 다양하게 활용될 것으로 전망한다”고 밝혔다.