한국원자력연구원은  이준혁 선임연구원이 미국 아르곤국립연구소 존 프리랜드·딜런 퐁 연구팀, 위스콘신주립대 데인 몰간 연구팀과 공동으로 란타늄 니켈(La-Ni) 산화물을 층상 형태로 얇게 쌓아올리는 데 성공했다고 18일 밝혔다.

란타늄 니켈 산화물은 이온전도성과 촉매반응성이 높아 연료전지의 전극이나 초전도체 등 에너지 분야 소재로 주목받고 있다.

그러나 기존 다결정 형태의 란타늄 니켈 산화물은 배열이 불규칙하고, 규모가 커질수록 균일성이 깨지는 등의 문제 때문에 신소재 개발에 한계가 있었다.

이 때문에 단결정 형태로 만들기 위한 연구가 활발히 진행되고 있지만, 서로 섞이려는 성질 때문에 합성이 쉽지 않았다.

연구팀은 미국 아르곤국립연구소의 '산화물 분자선 증착 장치'를 이용한 실시간 분석을 통해 산화물 원자층을 쌓는 과정에서 일부 원자층의 순서가 뒤바뀌는 재배열 현상을 관찰해냈다.

이 현상을 응용해 란타늄 산화물과 니켈 산화물의 원자층을 쌓는 순서를 의도적으로 조작함으로써 층상구조 형태의 란타늄 니켈 산화물 박막을 만드는 데 성공했다.

이준혁 박사는 "연구용 원자로인 '하나로' 내 냉중성자 연구시설 측정장치를 이용해 층상구조 물질의 물성을 측정하는 등 후속연구를 계속할 계획"이라고 말했다.

이번 연구결과는 재료과학 분야 권위 있는 학술지인 '네이처 머티리얼스'(Nature Materials) 온라인판 지난 3일자에 실렸다.