[지금은 과학] 상압에서 다이아몬드 합성 해냈다

아이뉴스24  2024. 4. 25. 00:00

IBS 연구단, 네이처誌에 연구결과 발표

국내 연구진이 세계 최초로 대기압(1기압)에서 다이아몬드를 합성하는 데 성공했다.

기초과학연구원(IBS) 다차원 탄소재료 연구단(단장 로드니 루오프) 연구팀은 갈륨, 철, 니켈, 실리콘으로 구성된 액체 금속 합금을 이용해 1기압에서 다이아몬드를 합성한 연구결과를 25일 0시(한국시각) 국제학술지 네이처(nature)에 발표했다.

 다이아몬드는 섭씨 1300도~1600도에 육박하는 고온과 표준 대기압의 5~6만 배에 달하는 고압에서만 합성되기 때문이다. 또한 고온고압 조건을 유지하기 위한 복잡한 장치들이 필요하며, 압력 셀의 크기 제한 때문에 1㎤ 이상 크기로 성장시키기 어렵다.

IBS 연구팀은 이러한 기존 다이아몬드 합성 패러다임을 완전히 깨는, 1025도 온도 및 1기압 압력 조건에서 다이아몬드를 최초로 합성한 것이다.

우선 연구팀은 빠르게 가열·냉각이 가능한 ‘RSR-S’이라는 장치를 자체 제작, 3시간이 걸리는 기존 장치들과 달리 총 15분이면 모든 실험 준비 과정이 완료될 수 있게 했다. RSR-S 장치는 온도와 압력을 빠르게 조절해 액체 금속 합금을 만드는 장치다.

연구팀은 메탄과 수소에서 갈륨 77.75%, 니켈 11.00%, 철 11.00%, 실리콘 0.25%로 구성된 액체 금속 합금을 만들었다. 그리고 하부 표면에서, 다이아몬드 구성 물질인 탄소가 확산되는 것을 확인했다. 액체 금속 합금 하부에서 탄소 확산이 1025도의 온도와 1기압 압력에서 이루어짐으로써 다이아몬드가 성장한다는 사실을 밝힌 것이다.

연구를 이끈 로드니 루오프 연구단장은 “반도체, 기계 산업과 같은 주요 산업에 바로 접목할 수 있는 다이아몬드 합성 원천기술을 획득했다. 한국이 앞으로 빠르게 응용 분야를 확장해 관련 산업을 선도할 수 있을 것으로 기대된다”라고 밝혔다.


https://v.daum.net/v/20240425000018496
[지금은 과학] 상압에서 다이아몬드 합성 해냈다

[지금은 과학] 상압에서 다이아몬드 합성 해냈다