나노꽃이 수직으로 성장한 2차원 이황화 몰리브덴./사진제공=한국표준과학연구원국내 연구진이 이차원 이황화몰리브덴(MoS₂) 나노꽃을 합성하여 방수 기능성 소재를 개발하였다.
자연에서 삼차원으로 존재하는 이황화몰리브덴은 최근 그 형태가 ‘꿈의 신소재’ 그래핀과 유사한 이차원으로 존재할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 매우 얇은 두께(약 0.6 nm)가 특징인 이차원 이황화몰리브덴은 뛰어난 물리 화학적 특성과 신축성을 가져 차세대 신소재로 주목받고 있다.
이차원 이황화몰리브덴의 새로운 기능을 구현하기 위한 필수 요소는 나노-마이크로 구조가 조절된 나노꽃을 합성하는 것이다. 나노꽃이란 소재가 기판에 수직하게 성장한 형태로서, 기존에는 탄소기반의 씨앗(시드 물질)을 기판에 뿌려야만 수직성장이 가능했다.
강상우 한국표준과학연구원(KRISS) 진공기술센터 박사팀과 남성우 미국 일리노이대 어바나-샴페인캠퍼스(UIUC) 교수팀은 시드 물질 없이 균일하게 이차원 이황화몰리브덴의 나노꽃을 합성할 수 있는 새로운 화학기상증착법을 개발하였다. 압력과 증착시간 등을 조절하여 나노구조를 제어했으며, 나노꽃을 신축 기판에 전사 후 구김 기술로 마이크로 구조를 제어하여 방수 기능성 소재를 개발했다. 연구팀은 나노꽃의 나노-마이크로 이중 구조를 제어하는 과정에서 소재의 습윤 조절 특성을 증명하여 최초로 보고했다.
기존 공정 장비만으로 구현할 수 있는 이번 기술은 신축 방수 소재와 의료소재, 넓은 표면적이 필요한 고정밀 환경·바이오센서 및 촉매제 등 다양한 분야에서 사용될 것으로 기대된다.
KRISS 강상우 박사는 ”대표적 이차원 물질인 이황화몰리브덴의 나노-마이크로 구조를 조절함으로써 응용분야를 넓혔으며, 다른 이차원 물질들의 연구에도 활용이 가능하다.”고 말했다.
산업통상자원부 소재부품기술개발사업의 지원을 받은 이번 연구결과는 나노화학분야의 세계적 학술지인 나노 레터스에 게재됐다.
강상우(왼쪽) 표준과학연구원 박사가 이차원 이황화 몰리브덴 나노꽃을 관찰하고 있다./사진제공=표준과햑연구원
