높은 전기 전도도와 우수한 전자파 차폐 능력을 갖춰 미래 신소재로 주목받는 물질 '맥신(MXene)'의 대량생산으로 향하는 길이 열렸다.

한국과학기술연구원(KIST) 한·인도협력센터 이승철 센터장은 자기장에 따라 맥신의 전도성이 바뀌는 특성인 '자기수송'을 분석해 표면 분자 분포를 예측하는 방법을 개발했다고 17일 밝혔다.

맥신이란 금속층과 탄소층이 교대로 쌓인 2차원 나노물질로 전기 전도성이 높고 여러 금속 화합물과 조합할 수 있어 미래 신소재로서 주목받아 왔다.

하지만 맥신은 표면에 덮인 분자 종류와 양에 따라 성질이 달라진다는 특징이 있다.

때문에 균일한 품질의 맥신을 만들기 위해서는 신속하게 맥신의 현재 상태를 분석할 필요가 있었으나, 1nm(나노미터, 10억 분의 1m) 두께에 불과한 맥신의 특성상 분석에 수일이 넘게 걸리는 문제가 있었다.

이에 연구팀은 표면에 붙은 분자 종류나 상황에 따라 전기 전도도와 자기적 특성이 달라질 것으로 보고 이를 토대로 맥신의 물성을 예측하는 정밀 프로그램을 개발했다.

맥신의 전자기적 특성을 통해 현재 상태를 예측하는 프로그램 [KIST 제공]

해당 프로그램은 자기수송에 영향을 주는 '홀산란인자'가 표면 분자 종류에 따라 크게 달라지는 점을 통해 맥신의 성분을 분석한다.

홀산란인자는 반도체 물질의 전하 운반 능력을 나타내는 물리상수로, 맥신을 제조할 때 표면에 불소가 있으면 2.49, 산소는 0.5, 수산화물은 1로 나타났다.

연구팀은 이 값이 1보다 낮으면 고성능 트랜지스터, 고주파 생성 소자 등에 사용하고 1보다 높으면 열전소재, 자기센서 등의 재료로 사용할 수 있다고 설명했다.

이 센터장은 "순수한 맥신의 제조 및 특성에 집중된 기존 연구와 달리 제조된 맥신을 쉽게 분류할 수 있도록 표면 분자 분석에 새로운 방법을 개발한 것에 의의가 있다"라고 밝혔다

이어 "이번 성과를 바탕으로 균일한 품질을 가진 맥신 대량 생산이 가능해질 것"이라고 기대했다.