나노기술 및 정책 정보

• 목록

국내 연구진이 액체로부터 유리가 만들어지는 원리를 세계 최초로 정밀 규명했음. 유리의 물질 구조 개선을 통해 광섬유나 렌즈의 성능을 높이는 데 응용될 것으로 기대됨.

기초과학연구원(IBS)은 스티브 그래닉 첨단연성물질연구단장과 보리 선임연구원이 프랑스 국립과학연구센터와 함께 임계온도에서 유리 입자의 움직임을 처음으로 관찰했다고 12일 밝혔음.

유리는 특정 액체가 식어서 ‘임계온도’라고 부르는 온도 아래로 내려가면 만들어짐. 온도가 임계온도 아래로 내려가면 입자들의 움직임이 바뀌고, 서로 주변의 다른 입자들에게 둘러싸여 자유롭게 움직이지 못하는 상태가 됨. 유리가 단단한 이유임.

유리는 광섬유, 렌즈, 반도체 등 다양한 분야에서 쓰이는 소재임. 용도별로 최적화된 구조를 연구하려면 유리가 만들어지는 순간을 정밀 분석할 필요가 있음. 하지만 작고 많은 입자들이 복잡하게 움직이는 탓에 입자 수준에서 관찰해낸 사례는 지금까지 없었음.

연구팀은 나노미터(nm·10억분의 1미터) 크기의 기존 입자 대신 마이크로미터(μm·100만분의 1미터) 크기의 ‘콜로이드 입자’를 유리로 만들고 ‘펨토초 레이저’를 통해 그 과정을 관찰했음.

관찰 결과 온도가 임계온도로 낮아지기 직전까지 입자들은 개별적으로 자유롭게 움직이는 액체의 특성을 보였음. 임계온도에 도달하는 순간 집단적으로 움직이는 유리의 특성으로 바뀌었음. 이것은 ‘온도가 낮아짐에 따라 입자의 움직임이 액체 상태에서 유리 상태로 서서히 변한다’는 기존의 상식과 다른 것임.

보리 선임연구원은 "첨단산업에 중요한 유리의 형성 원리는 오랫동안 밝혀지지 않았다"며 "이번 연구로 유리를 근본적인 수준에서 이해할 수 있게 돼, 향후 유리에 새로운 성질을 부여해 신소재를 개발할 길을 열었다"고 말했음.

본 연구 성과는 ‘Nature’ 지에 게재됨