초록 ▼

연구개요
2차원 물질은 차세대 소자가 요구하는 물성이 구현 가능한 핵심 소재로 주목을 받고 있음. 2차원 물질은 층상 물질로써 그 적층 구조에 따라 물성이 바뀜. 따라서 2차원 물질의 물성 제어를 위해 적층 구조를 제어할 수 있는 기술 개발이 중요함. 한편 이러한 층상 물질은 전단 힘을 통해 구조의 파괴 없이 적층 구조를 제어할 수 있을 것임. 본 연구에서는 2차원 물질의 전단 특성(마찰 및 기계적 특성)을 원자힘현미경 및 계산과학(분자동역학 및 제일원리 계산) 방법을 통해 이해하고 이를 통해 더욱 진보된 적층 구조제어 기술의

연구개요
2차원 물질은 차세대 소자가 요구하는 물성이 구현 가능한 핵심 소재로 주목을 받고 있음. 2차원 물질은 층상 물질로써 그 적층 구조에 따라 물성이 바뀜. 따라서 2차원 물질의 물성 제어를 위해 적층 구조를 제어할 수 있는 기술 개발이 중요함. 한편 이러한 층상 물질은 전단 힘을 통해 구조의 파괴 없이 적층 구조를 제어할 수 있을 것임. 본 연구에서는 2차원 물질의 전단 특성(마찰 및 기계적 특성)을 원자힘현미경 및 계산과학(분자동역학 및 제일원리 계산) 방법을 통해 이해하고 이를 통해 더욱 진보된 적층 구조제어 기술의 토대를 마련코자 함.

연구 목표대비 연구결과
2차원 물질의 전단 특성 연구: 원자힘현미경과 분자 동역학 시뮬레이션을 이용해서 2차원 물질의 전단 특성을 원자 수준에서 이해하기 위한 기초연구를 수행함.
원자힘현미경을 이용해 구조 이방성이 있는 흑린의 마찰 이방성을 측정함. 분자동역학 시뮬레이션으로 원자 수준에서 일어나는 정지마찰-운동마찰, 주름 효과 등을 모사함. 비정질 탄소 탐침과 그래핀 사이의 마찰 거동은 탐침과 그래핀 사이의 원자수준의 접촉에 따라 다를 수 있음. 주름은 탐침의 진행 방향에 수직으로 형성될 것이라는 예상과 달리 원주 방향으로 형성되기도 하며 탐침의 미세구조에도 의존할 수 있음. 마찰에서 주름의 효과에 대해 학계에서도 여러 논의가 엇갈리고 있음. 처음 가정은 마찰 현상이 훑기의 세부 조건에 둔감하리라 예상하였지만 훑기의 세부 조건 가령 접촉면의 세부 사항(원자구조, 결정성 등)에 민감할 수 있음. 구조 이방성에 따른 마찰 이방성 등을 원자힘현미경으로 확인하기 위해선 그 효과가 미비할 수 있으므로 마찰 이방성을 극대화하기 위해 훑기 조건 등에 관한 연구가 필요함.
훑기의 세부 사항까지 고려한 체계적인 연구가 필요함. 이상의 연구를 통한 발견과 전단 특성 연구에 대한 시사점을 정리한 논문을 준비하고 있음.
2차원 물질의 다양한 물성 연구: 본 연구와 밀접한 관계가 있는 2차원 물질의 물성을 제일 원리 계산을 통해 예측함. 새롭게 보고된 3원계 2차원 물질인 CrPS₄의 물성을 전자구조계산으로 예측함. 특별히 압력을 주면 강자성 물질이 되는 압자기(piezomagetic) 성질을 논문으로 보고하였음. 또한, CrPS₄의 쪼개짐이 가장 취약한 결정 방향이 <110> 방향임을 제일 원리 계산으로 규명하고 논문으로 출판하였음.
아울러 연구 기간 중 세계적으로 떠오르는 주제인 2차원 자성 물질과 관련하여 상온에서 강자성을 보이는 Fe₅GeTe₂ 물질의 전자기적 성질을 규명하여 논문으로 출판하였음. 이외에 해외파견연구를 수행하며 벌크 상에선 섞이지 않는 로듐(Rh)-금(Au)이 나노 합금의 형성 가능성이 있음을 논문을 보고하였음.

연구개발결과의 중요성
2차원 물질의 전단 및 기계적 특성에 대한 이해를 넓혔고 이를 이용한 적층 구조제어 또는 물성 제어와 관련하여 꼭 필요한, 기초를 놓는 연구를 수행하였음.
본 연구를 통해 제시한 2차원 물질의 새로운 물성 가령 마찰 이방성이나 압자기성, 강자성 등과 그 메커니즘은 혁신적인 기계·전자 소자 설계에 활용될 수 있음.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 1) 원자힘현미경을 이용한 2차원 물질의 전단(마찰) 특성 연구 ... 4
• 2) 분자동역학 시뮬레이션을 이용한 2차원 소재의 전단 거동 연구 ... 6
• 3) 전자구조계산을 이용한 2차원 물질 연구 ... 7
• 4) 2차원 물질인 CrPS4 단층의 평면 쪼개짐(cleavage)의 이방성 연구 ... 8
• 5) 새로운 2차원 강자성 물질인 Fe5GeTe2 전자기적 성질 제시 ... 9
• 6) 로듐-금 합금 형성 가능성 ... 10
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 10
• 4. 참고문헌 ... 11
• 5. 연구성과 ... 12
• 끝페이지 ... 14