이온 결합의 특성과 용해 원리 확인해…Nature Communications 게재 

[울산 베타뉴스=박현 기자] UNIST 신소재공학과 신형준 교수팀은 하나의 물 분자를 제어해 소금에서 특정 이온을 추출할 수 있는 '단일 이온 제어기술'을 개발했다고 21일 밝혔다.

연구팀은 -268.8도의 극저온과 초고진공 상태의 환경에서 원자 2~3층 두께의 얇은 소금 막 위에 개별 물 분자를 증착했다. 주사터널링현미경의 미세 탐침을 정밀하게 제어해 소금 표면에 흡착한 물 단분자를 원하는 방향으로 이동시켰다. 약 10피코미터 수준의 탐침 높이 변화를 분석해 염소 음이온과 물 분자가 강한 상호작용을 하고 있음을 밝혔다.

또한 물 분자를 원자 한층 두께의 소금계면 계단층을 따라 이동시켰는데, 이동한 경로에서 한 개의 이온이 사라지는 것을 관측했다. 물 분자를 제어해 단일 이온을 추출할 때 항상 염소 음이온이 우선적으로 용해되는 현상 또한 발견했다.

제 1 저자인 한희준 석·박통합 연구원은 “지금까지 물에 의해 소금이 녹는 현상은 이론적으로만 이해할 수 있었는데, 이번 연구로 정밀한 물 분자를 제어해 단일 이온 추출에 성공했다”며 “그동안 알지 못했던 분극률이 선택적 용해 현상에 미치는 영향을 규명할 수 있었다”고 설명했다.

이 연구는 중국과학원 선전기술연구원(Shenzhen institute of advanced technology, Chinese Academy of Science)의 Feng Ding 교수가 공동 연구에 참여했으며, 세계적 학술지 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)에 최근 온라인 게재됐다. 연구 수행은 중견연구자지원사업과 기초과학연구원의 지원으로 이뤄졌다.

베타뉴스 박현 기자 (ph9777@betanews.net)
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