전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
경제 과학기술

속보

더보기

세상에서 가장 작은 반도체 베일 벗었다…기초연, 반도체 나노클러스터 구조 규명

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

3명이 손 마주 잡고 있을 때 견고해지는 원리
색다른 특성 가진 나노입자 제조에 사용 기대

[세종=뉴스핌] 이경태 기자 = 세상에서 가장 작은 반도체가 베일을 벗었다. 국내 연구진이 반도체 나노클러스터 결정 구조를 규명했기 때문이다. 

기초과학연구원 현택환 나노입자 연구단장 연구팀이 27개의 원자로 구성된 세상에서 가장 작은 반도체 구조를 규명했다고 26일 밝혔다. 이는 차세대 디스플레이, 광촉매 등 다양한 분야에 적용될 수 있는 중요한 기초연구의 결과로 평가된다.

퀀텀닷디스플레이(QLED) TV에 들어가는 반도체 나노입자인 양자점은 크기·모양에 따라 광학적, 전기적 특성이 달라진다. 최근 나노과학 분야에서는 반도체 나노입자를 원하는 크기, 모양, 조성으로 합성하는 연구가 활발하다. 

그러나 현재까지 가장 정밀한 방법을 사용하더라도 원자적 수준에서 균일한 나노입자를 합성하기 힘들었다.

반도체 클러스터의 원자 수준에서의 구조 [자료=기초과학연구원] 2022.07.25 biggerthanseoul@newspim.com

반도체 나노입자는 반도체 나노클러스터라는 핵으로부터 시작해 안정된 성장을 거쳐 만들어진다. 나노클러스터는 여러 원자가 뭉쳐 원자 1개와 유사한 성질을 보이는 것을 말한다. 반도체 나노클러스터는 기존 나노입자보다 작으면서도 정확한 개수의 원자로 구성돼 원하는 물성을 구현하기 쉽다. 반도체 나노입자 성장을 이해하고 정밀하게 만들려면, 핵 역할을 하는 반도체 나노클러스터 구조를 규명하는 것이 중요하다.

반도체 나노클러스터는 각기 다른 성장 과정을 거쳐 다른 나노입자로 성장한다. 균일한 나노입자를 생산하려면 한 종류의 나노클러스터로만 성장시켜야한다. 수십억 개의 작은 반도체 클러스터들을 균일하게 생성하는 것은 매우 힘들지만, 특이하게도 0.5~3nm 사이에서는 똑같은 사이즈로 만들 수 있는 것으로 알려진다.

해당 크기를 가진 입자들을 매직-사이즈 나노클러스터라 한다. 매직-사이즈 나노클러스터 중 카드뮴-셀레나이드 나노클러스터에 대한 연구도 그동안 많았다. 수십 개의 원자로 이루어진 아주 작은 나노클러스터에 대한 연구도 있었으나 생성하기도 힘들고 구조를 밝히는데 번번히 실패했다. 

연구팀은 카드뮴 원자 14개와 셀레늄 원자 13개로 이루어진 현재까지 규명된 가장 작은 반도체 클러스터 Cd14Se13을 단일 사이즈로 만드는 새로운 방법을 고안했다. 우선 기존 반도체 나노클러스터를 둘러싼 리간드에 주목했다. 이전까지의 실험과 달리, 이번 연구에서는 단일 사이즈 클러스터의 안정성을 높이기 위해 기존 반도체 클러스터의 단일 자리 리간드를 삼차 이중 자리 리간드로 대체했다. 3명이 손을 마주 잡고 있을 때 견고해지는 것과 같은 원리다.

연구팀은 합성된 단일 클러스터 수십억 개를 규칙적으로 연결해 단결정을 만들었다. 기존 반도체 클러스터는 단일 자리 리간드로 인한 상호작용으로 조절이 불가능하고 불안정한 뭉침이 일어났다. 이와 달리 연구진이 합성한 단일 사이즈의 반도체 나노클러스터는 무작위의 뭉침이 발생하지 않아서 안정적으로 단결정을 성장시킬 수 있었다.

이와 함께 단결정 X-ray 회절법을 통해 성장한 단결정의 독특한 구조도 분석했다. 지금까지 규명된 일반적인 반도체 나노클러스터들이 초사면체 구조인 것과는 달리, 이번에 합성한 반도체 나노클러스터는 셀레늄(Se)을 중심으로 카드뮴 셀레나이드(Cd14Se13)가 감싸고 있는 코어-케이지 구조로 이뤄졌다. 

현택환 단장은 "수십 년간 베일에 싸여있던 반도체 나노클러스터의 구조를 밝힐 수 있게 됐다"며 "이런 특이한 구조를 가진 나노클러스터는 앞으로 색다른 특성을 가진 나노입자들을 제조하는데 사용될 것"으로 내다봤다.

이번 연구결과는 화학분야의 세계적인 권위지이자 셀 자매지인 켐(Chem)지 26일자로 게재됐다. 

biggerthanseoul@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
김건희, 尹 대면 법정서 증언 거부 [서울=뉴스핌] 홍석희 기자 김영은 기자 = 김건희 여사가 14일 윤석열 전 대통령의 '여론조사 무상 제공' 의혹 재판에 출석해 윤 전 대통령과 처음으로 법정에서 대면했다. 김 여사는 증인 선서를 마친 직후부터 증언을 거부했고, 윤 전 대통령은 옅은 미소를 띤 채, 김 여사를 바라봤다. 서울중앙지법 형사합의33부(재판장 이진관)는 이날 정치자금법 위반 혐의를 받는 윤 전 대통령과 명태균 씨 사건의 속행 공판을 열었다. 김 여사는 이날 오후 2시 8분께 검정색 수트를 차림으로 법정에 들어섰다. 윤 전 대통령은 증인석에 착석한 김 여사를 확인하고, 증인 선서를 이어가는 김 여사를 지그시 바라봤다. 김건희 여사가 14일 윤석열 전 대통령의 '여론조사 무상 제공' 의혹 재판에 출석해 윤 전 대통령과 처음으로 법정에서 대면했다. 사진은 지난 8월 김 여사가 서울 서초구 서울중앙지법에서 열린 구속 전 피의자 심문에 출석하는 모습. [사진=사진공동취재단] 이후 김 여사는 오후 2시 11분께부터 증언을 거부하는 입장을 보였다. 윤 전 대통령은 옅은 미소를 유지하며 김 여사를 바라봤다. 이번 공판에서는 김 여사와 함께 김태열 전 미래한국연구소장에 대한 증인신문이 예정돼 있다. 윤 전 대통령은 지난해 7월, 김 여사는 같은 해 8월 각각 내란 특별검사팀(특별검사 조은석)과 김건희 특별검사팀(특별검사 민중기)에 의해 구속기소됐다. 이후 두 사람은 별도로 수감돼 재판을 받아오면서 법정에서 직접 마주한 적은 없었다. yek105@newspim.com   2026-04-14 14:53
사진
대통령 세종 집무실 15일 부지 공고 [서울=뉴스핌] 박찬제 기자 = 청와대가 세종시를 행정수도로 완성하는 핵심 기반 시설인 대통령 세종 집무실 건립에 본격적으로 착수한다. 이규연 청와대 홍보소통수석비서관은 14일 춘추관에서 브리핑을 갖고 "이재명 정부는 수도권 일극 체제를 극복하고 모든 지역이 고루 잘사는 대한민국을 만들기 위해 강도 높은 국가 균형 성장 정책을 펼치고 있다"며 "이중 세종시를 행정수도로 완성하는 핵심 기반인 대통령 세종 집무실을 조성하는 부지 조성공사를 15일 입찰공고 한다"고 밝혔다. [서울=뉴스핌] 박찬제 기자 = 대통령 세종집무실 국가상징구역 공모 대상지 항공사진 [사진=청와대] 2026.04.14 pcjay@newspim.com 대통령 세종 집무실 대상 부지는 35만㎡이며 사업비는 98억 원, 공사 기간은 14개월이다. 이 수석은 "이번 부지 조성 공사는 국가 균형 성장에 있어 상징적이고 중요한 의미를 지닌다"며 "행정수도 완성이라는 국민과의 약속을 문서에만 있는 계획이나 정치 구호로 두지 않고 현장에서 실천하는 첫 행동, 첫 삽이기 때문"이라고 강조했다. 정부는 부지 조성 공사와 함께 대통령 세종 집무실 설계 공모도 진행 중이며, 이달 말 당선작을 선정할 계획이다. 1년간 설계 과정을 거쳐 내년 8월 건축 공사에 들어간다. 이 수석은 "이재명 대통령은 퇴임식을 세종에서 하겠다는 의지를 거듭 밝히면서 '임기 내에 세종 집무실을 이용할 수 있게 신속하게 공사하라'고 지시했다"며 "당초 국민과의 약속대로 2029년 8월까지 세종 집무실에 입주할 수 있도록 최선의 노력을 다하겠다. 이를 통해 행정수도를 완성하고 국가 균형 성장 시대를 열어가겠다"고 약속했다. 대통령 세종 집무실 부지 앞쪽에는 국회의사당이 건립될 예정이다. [서울=뉴스핌] 박찬제 기자 = 대통령 세종집무실 국가상징구역 공모 대상지 항공사진 [사진=청와대] 2026.04.14 pcjay@newspim.com pcjay@newspim.com 2026-04-14 14:19
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
안다쇼핑
Top으로 이동