수소 생산이나 반도체, 배터리, 태양전지 등에 쓰이는 '실리콘 나노시트(Silicon nanosheet)'를 진흙과 소금으로 합성하는 새로운 방법이 개발됐다.
UNIST(울산과기원, 총장 정무영) 에너지 및 화학공학부 박수진·이재성 교수팀의 '진흙과 소금을 이용한 실리콘 나노시트 제조 기술'이 재료화학 분야 세계 최고 권위지인 네이처 퍼블리싱 그룹 아시아 매터리얼스(NPG Asia Materials) 3월 25일자 온라인 판에 게재됐다.
나노시트는 나노미터(㎚, 1㎚=10억분의 1m) 수준의 두께를 가지는 얇은 막이다. 미세한 칩이나 부품의 소재로 주목받고 있다.
이번 기술은 진흙의 여러 층을 소금으로 분리하면서 진흙 성분을 규소(Si)로 바꿔치기한 것이다. 이렇게 하면 얇은 나노시트 한 장에 진흙 성분 대신 규소로만 채운 실리콘 나노시트를 합성할 수 있다. 이 방식은 손쉬울 뿐 아니라 수 마이크로미터(㎛, 1㎛=100만분의 1m) 이상의 대면적 나노시트 합성과 5나노미터 두께를 가지는 초박막 구현도 가능하다.
특히 이 기술로 만든 실리콘 나노시트는 수소 생산용 광촉매 소재에서 높은 성능을 보였다. 기존 나노 구조로 만든 실리콘 소재보다 수소발생률이 장시간 유지해도 안정적으로 수소를 생산하는 결과를 보였다.
이재성 교수는 "이 나노시트는 대면적·초박막인 동시에 진흙 특유의 다공성 구조로 인한 넓은 표면적, 우수한 결정성이 복합돼 이례적으로 우수한 결과를 이끌어냈다"며 "기존 극판기초의 광촉매 기술에 큰 변화를 일으킬 것"이라고 말했다.
한편 이번 연구는 미래창조과학부의 '중견연구자지원사업과 기초연구사업'에서 지원받았다.
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