나노기술 및 정책 정보

• 목록

● 일본 신에너지·산업기술종합개발기구(NEDO), 큐슈대학교의 공동 연구그룹이 새로운 분석 기술을 개발함과 동시에 액정 나노 구조화할 때 발생하는 새로운 현상을 발견

● 해당 분석 기술은 인공 지능(AI)과 분자 시뮬레이션을 결합한 것으로, 특징적인 나노 구조가 생성되는 과정을 관찰한 결과 고전적인 핵 생성 이론으로는 설명할 수 없는 3단계의 프로세스를 발견하고 그 메커니즘을 규명하는 데 성공

● 연구진은 기존에 유기 폴리머계 기능재료 중 하나인 액정 냉각 과정에 주목하여 나노 구조를 기점으로 하는 재료 구조 제어 기술의 개발을 진행하고 있었지만, 분자 시뮬레이션만으로는 관찰하기 어려운 나노 구조도 많이 존재하기 때문에 높은 정밀도로 나노 구조를 관찰할 수 있는 새로운 분석 기술이 요구되고 있었던 상황 

● 연구진은 분자 시뮬레이션을 통해 얻은 냉각 시 구조에 AI 기술을 적용하여 나노 구조상만을 추출하였고, 냉각 도중, 냉각 전 분자 구조 안에 냉각 후의 구조와 유사한 나노 구조가 대량으로 발생된 것으로 생각되며 학습된 AI에 의해 정밀하게 추출에 성공 

● 나노 구조상을 추출한 후 다양한 분석을 추가할 수 있으며, 연구진은 ‘중요 핵(CN)’이라 불리는 가장 생성되기 어려운 나노 구조 외에, 비교적 쉽게 생성할 수 있는 두 가지 유형의 나노 구조(MC1 및 MC2)를 발견

● 해당 분석 기술은 물질에 관계 없이 사용할 수 있으며 나노 구조를 생성하는 과정에서뿐만 아니라 성장 및 구조 패턴 형성을 겪은 응고화에까지 사용할 수 있고, 액정 외에도 용액, 폴리머 및 생체 재료와 같은 나노 구조의 생성 및 성장이 기능 설계의 핵심인 다양한 재료에 적용 가능

● CO2 흡착재료로 사용되는 금속 유기구조물(MOF)의 정제 공정, 폴리머 재료의 결정화 공정 등을 정밀하게 관찰함으로써 재료의 구조적 패턴을 최적화하여 제품의 성능을 향상시킬 수 있을 것으로 기대 

※ Nature Communications 게재(2021.09.06.), “Multistep nucleation of anisotropic molecules”