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
국힘, 대구시장 후보에 추경호 확정 [서울=뉴스핌] 박서영 기자 = 6·3 지방선거 국민의힘 대구시장 후보에 추경호 국민의힘 의원이 26일 확정됐다. 박덕흠 중앙당 공천관리위원장은 이날 오전 여의도 중앙당사에서 브리핑을 열고 추 의원이 후보 경선에서 유영하 의원을 상대로 승리했다고 밝혔다. 국민의힘이 26일 대구광역시장 후보로 추경호 국회의원이 최종 확정됐다고 26일 발표했다. [사진=뉴스핌DB]    이로써 추 의원은 김부겸 더불어민주당 대구시장 후보와 맞붙게 된다. 추 의원이 후보로 확정되면서 대구 달성군은 보궐선거가 열리게 된다. 이날 공관위는 경기 평택을 국회의원 재선거 후보로 유의동 전 의원을 단수공천했다. 국민의힘이 26일 경기도 평택을 재선거 후보로 유의동 전 국회의원을 단수공천했다. [사진=뉴스핌DB]  인천 계양을 보궐선거 후보자는 추가 공모를 받기로 했다. seo00@newspim.com 2026-04-26 12:13
사진
고유가 피해지원금 27일부터 지급 [서울=뉴스핌] 김기락 기자 = 행정안전부가 고유가로 인한 취약계층 부담을 덜기 위해 '고유가 피해지원금' 1차 지급을 시작한다. 신청은 27일 오전 9시부터 5월 8일 오후 6시까지 약 2주간 온·오프라인으로 진행된다. 지급 대상은 기초생활수급자, 차상위계층, 한부모가족이며, 지원금은 기초생활수급자 1인당 55만원, 차상위계층·한부모가족은 45만원이다. 비수도권 및 인구감소지역 거주자는 1인당 5만원이 추가 지급된다. 신청 첫 주(27~30일)는 혼잡을 막기 위해 출생연도 끝자리 기준 요일제가 적용된다. 특히 5월 1일 근로자의 날 휴무에 따라 이달 30일에는 끝자리 4·9뿐 아니라 5·0도 신청할 수 있다. 신청은 온라인 24시간 가능하며(마감일은 오후 6시까지), 오프라인은 평일 오전 9시부터 오후 6시까지 가능하다. 은행 영업점은 오후 4시까지 운영된다. 지급 방식은 신용·체크카드, 선불카드, 지역사랑상품권 중 선택할 수 있다. 1차 기간 내 신청하지 못한 대상자는 5월 18일부터 7월 3일까지 2차 신청이 가능하다. 문의는 국민콜110, 전담 콜센터(1670-2626), 지방자치단체 콜센터를 통해 안내받을 수 있다. 윤호중 행안부 장관은 "중동 전쟁이 촉발한 고유가·고환율·고물가로 어려움을 겪고 계신 국민께 고유가 피해지원금이 숨통을 틔워주는 든든한 버팀목이 되기를 바란다"고 밝히며, "정부는 국민께서 고유가 피해지원금을 불편함 없이 신청·지급받아 사용하실 수 있도록 빈틈없이 지원해 나가겠다"고 말했다. 행정안전부가 고유가로 인한 취약계층 부담을 덜기 위해 '고유가 피해지원금' 1차 지급을 시작한다. 사진은 윤호중 행정안전부 장관. [사진=뉴스핌DB] peoplekim@newspim.com 2026-04-26 12:00
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