광주과기원 이탁희 교수팀, 분자내 전자흐름 특성 규명
광주과기원 이탁희 교수팀이 공상과학 소설 속에서 등장할 것 같은 이같은 기술의 산업화를 앞당기는데 크게 기여할 수 있는 연구성과를 거둬 해외학회의 주목을 받고 있다.
초지능·초소형 손목컴퓨터 또는 로봇들을 개발하기 위해서는 우선 복잡한 전자 회로, CPU, 메모리 등 컴퓨터 부품들이 동전만한 크기 안에 모두 집적돼야 한다. 이런 문제를 연구하는 분야가 바로 분자소자(Molecular electronics)이다. 분자소자의 목표는 1개의 분자 또는 분자덩어리를 컴퓨터 또는 메모리칩 등과 같은 전기소자로 이용하는 것. 하지만 이를 위해서는 아직까지 풀어야 할 숙제로 남아 있는 분자들 사이의 전자흐름에 대한 근본적 이해와 규명이 선행돼야 한다.
광주과학기술원(GIST, 원장 허성관) 신소재공학과 이탁희 교수연구팀(39, 사진)은 1개의 분자층으로 구성된 막(단분자막) 내에서 전자 흐름의 특성을 파악함으로써, 궁극적으로 분자소자의 전도매카니즘 규명에 한발 더 다가가는 성과를 거뒀다. 이 교수의 연구성과는 세계 최고 권위를 자랑하는 미국화학회지(Journal of the American Chemical Society) 커뮤니케이션(Communication) 논문으로 이달 10일자 온라인판에 게재됐다. (논문제목 : 알킬 분자전자소자에서의 분자간 전하터널링 현상(Intermolecular Chain-to-Chain Tunneling in Metal-Alkanethiol-Metal Junctions)).
이탁희 교수, 송현욱씨(GIST 박사과정학생), 한국전자통신연구원 이효영 박사(기능성분자메모리 창의적연구진흥사업단 책임자)가 주도한 공동연구팀은 전도성 원자힘현미경을 이용하여 알킬계 자기조립단분자의 배열 구조를 조정하면서 전하의 수송 현상을 규명하는 매우 중요한 실험을 성공적으로 수행했다.
그동안 단분자막에서 전하수송 방식 중 한 분자를 통해서 전하가 수송되는 경로(through-bond path)와 분자 간에 넘나드는 방식으로 전하가 수송되는 경로(through-space path) 중 어느 경로로 전하가 전달되는 지는 해결되지 않은 주요 이슈였다. 이번 이 교수팀의 연구 결과로 (분자간 이동방식이 아닌) 분자를 따라서 전하가 수송되는 경로가 더 중요한 전하 수송 메커니즘임이 밝혀졌다. 또 분자가 기판위에 배열된 구조 즉 분자가 기판위에서 기울어진 정도가 증가할수록 분자 간에 넘나드는 방식으로 전하가 수송될 수 있다는 것을 실험적으로 보여주었다. 이 교수 연구처럼 실험적으로 분자의 배열 각도에 따른 두 가지 전하수송 경로를 체계적으로 보여준 것은 처음이다.
※ 용어설명
1. 분자전자소자
: 분자전자소자(Molecular electronics) 연구 분야는 분자 크기의 다양한 기능성 소재를 전자소자의 핵심소재로 사용하는 데 있다. 현 반도체 집적 기술이 가지는 한계성을 극복할 수 있는 미래핵심기술의 하나이다.
2. 자기조립단분자막
: 자기조립단분자막(self-assembled monolayer)은 분자 용액에 기판을 넣었을 때, 분자와 기판과의 상호작용과 분자 간의 상호작용으로 분자가 기판 표면에 자율적으로 정열된 배열 상태를 이루는 1개의 분자층으로 구성된 얇은 막을 말한다.
3. 전도성 원자힘현미경
: 전도성 원자힘현미경(conducting atomic force microscopy)은 나노미터 크기의 해상도로 이미지를 얻을 수 있는 원자힘현미경 장비에다가, 금속막을 코팅한 탐침을 사용하여 전기적 특성을 추가적으로 측정할 수 있는 계측장비이다.
웹사이트: http://www.gist.ac.kr
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GIST 혁신홍보팀 임성훈 062-970-2016
