산소원자결함 분석기술 개발

측정오차 3% 이하 유지하는 획기적인 분석법

▲기초연 김영민 박사

새로운 특성을 가진 복합 산화물 재료개발에 필수 정보이며 재료 물성을 결정하는 주요 인자인 산소 원자 결함( 물질 구조 내 산소 원자의 빈자리)을 분석할 수 있는 획기적인 기술이 개발됐다.

한국기초과학지원연구원(원장 박준택) 전자현미경연구부 김영민<사진> 박사는 재료 구조 내의 양이온 팽창거리 측정을 통해 산화물 구조 속의 '산소 원자 결함'이 원자 단위에서 어떻게 분포하고 얼마나 많이 존재하는지를 이해할 수 있는 분석기술을 개발했다고 29일 밝혔다.

이번 연구 성과는 기초(연)과 미국 오크리지 국립연구소 공동연구를 통해 이뤄졌으며, 새로운 특성이 있는 재료 개발 및 에너지, 환경, 기능성 산화물 재료 관련 분야 연구 발전에 미칠 중요성을 인정받아, 물리 및 재료과학분야 세계 최고 권위의 학술지인 '네이처 머트리얼스'에 8월 19일 자 온라인판으로 발표됐다.

기존의 투과전자현미경을 이용한 분석기술들은 측정 조건이 매우 까다롭고 획득한 자료의 해석에 많은 시간과 노력이 필요했지만, 이번 개발된 기술은 재료 구조 내 산소 원자 빈자리가 존재하면 양이온의 원자간 거리가 팽창한다는 사실에 주목했다. 양이온의 팽창 거리를 측정함으로써 구조 내에 존재하는 산소 원자 결함의 양과 분포를 알아내는 분석기술이다.

특히 이번 연구를 통해 개발된 '산소 원자 결함' 분석기술은 기존 분석방법의 문제점을 일거에 해결했으며, 측정 오차는 기존 5% 이하 수준에서 3% 이하로 유지하는 획기적인 분석법으로 평가된다.

권은남 기자 silver@