나노기술 및 정책 정보

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나고야(名古屋)대학 대학원 이학연구과, 방사광과학연구센터, 대만 NSRRC 등의 국제 공동 연구그룹이 물질 중의 정20면체 원자 집단(클러스터)의 크기를 불과 1000억분 1미터 바꾸는 것만으로 희토류가 갖는 성질이 크게 변화하는 것을 발견함. 연구진은 ‘준결정’라는 이상 고체를 합성하고 이를 구성하는 희토류의 일종인 이터븀(ytterbium) 원자가 갖는 성질을 대형 방사광시설 ‘SPring-8’의 ‘고휘도 X선’을 이용하여 정확하고 직접적으로 관측하는 데 성공함. 그 결과, 정다면체 클러스터의 크기가 불과 1000억분의 1미터(1nm의 100분의 1) 변화시키는 것만으로 이터븀 원자의 가수(價數) 상태가 약 20% 변화함과 동시에, 자기적 성질이 30배나 변화하는 것을 발견함. 본 연구로 규명된 정다면체 클러스터가 갖는 새로운 성질은 신소재 개발 기술(나노기술)을 지원하는 기초 물리학적로 중요한 지식임. 준결정·근사(近似)결정에서는 열전재료(비열을 전기로 바꾸는 소자) 및 금속 촉매(화학반응을 촉진시키기 위한 금속)등의 다양한 응용이 기대되고 있으며, 정20면체 클러스터가 갖는 성질은 이들 응용 연구를 뒷받침하기 위한 기초 지식이 될 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 ‘Scientific Reports’ (“Concomitant singularities of Yb-valence and magnetism at a critical lattice parameter of icosahedral quasicrystals and approximants”) 지에 게재됨.