보통 금(gold)을 비싼 물질이라고 생각하지만 그렇지 않다. 세계금협회(WGC)에 따르면 금의 가치는 랭킹으로 따지면 15위에 불과하다. 세계에서 가장 비싼 물질은 반물질(antimatter)로 알려져 있다.
반물질이란 일반 물질을 구성하는 소립자인 양성자, 중성자, 전자 등의 반입자(반양성자, 반중성자, 양전자 등)로 구성된 물질을 말한다. 입자와 반입자가 만나면 상호작용하여 감마선이나 중성미자로 변하기 때문에 존재를 확인하기 어렵다.
반물질의 존재는 입자가속기를 통해 확인됐으나 지금까지 만들어낸 분량은 1경분의 1g에 불과하다. 그런 만큼 금액으로 환산할 수 없을 정도의 가치를 지니고 있다. 그러나 존재량이 워낙 미미하기 때문에 거래가 불가능한 상태다.

현존하는 최고가 물질 목록으로 등재 

최근 가장 비싼 물질이 의외의 곳에서 출현했다. 그동안 영국 옥스퍼드 대학에서는 초고가의 물질을 만들고 있었다. ‘카본 머티리얼즈(Designer Carbon Materials)’이란 특수 실험실에서 제작 중이던 이 물질의 이름은  ‘내면체성 풀러린(endohedral fullerenes)’.
11일 과학 블로그 ‘사이언스 얼라트(Science Alert)’에 따르면 옥스퍼드대는 최근 이 물질의 첫 번째 샘플 200ug(마이크로그램)을 제작하는데 성공했으며, 초고가에 판매한 것으로 밝혀졌다. 3만2000달러(한화 약 3859만원)에 달하는 금액이다.
1ug는 100만분의 1g을 말한다. ‘내면체성 풀러린’을 1g을 구입하려 한다면 3만2000달러의 5000배를 지불해야 한다. 1억6000만 달러에 달하는 금액이다. 과학기술계는 머리카락의 3분의 1 무게에 불과한 이 물질이 현존하는 최고가 물질로 보고 있다.
‘내면체성 풀러린’이 첫 선을 보인 것은 1985년이다. 미국의 화학자 스몰리와 컬, 영국의 화학자 크로토는 ‘캐나다 몬트리올에서 열린 ’엑스포 67‘ 건축물에서 영감을 얻어 60개의 탄소 원자로 이루어진 탄소의 동소체를 만드는데 성공했다.
이 물체는 축구공처럼 생겨 안정된 구조를 가지는 탄소결합구조이므로 매우 높은 온도와 압력을 견딜 수 있고, 강하고 미끄러운 성질을 지닌 신물질로 그 가능성을 높이 평가받았다. 탄소로 이루어진 이 구형의 나노구조물은 견고한 풀러린 우리(cage)로 구성돼 있다.
이 구조물을 ‘내면체성 풀러린’이라고 했는데 모양이 공과 유사해 ‘버키볼(Buckyball)’이란 별병을 얻었다. 이 물질이 주목을 받고 있는 것은 특수한 성질 때문이다. 볼에 구멍을 내고 그 안으로 다양한 원자들을 집어넣으면 원자의 성질에 따라 다양한 특성을 나타낸다.

초정밀 원자시계, GPS 등 만들 수 있어 

질소(nitrogen) 원자가 대표적인 경우다. 보통 전자는 핵의 주변을 돌지만 스스로도 회전을 한다. 이를 전자 스핀(electron spin)이라고 한다. 질소 원자핵을 돌고 있는 전자는 유달리 긴 전자 스핀 수명을 지니고 있는 것이 특징이다.
질소 원자의 이런 성질을 활용해 원자시계(atomic clock)를 만들 수 있다. 시간을 측정하는 기계는 지구의 자전에 의존하지만 이러한 기계들은 계절 변화 및 조석 마찰의 영향을 받는다. 그러나 원자는 초당 정해진 숫자로 진동하기 때문에 오차 없이 시간을 표시하는 데 적합하다.
풀러린 안에 질소 원자를 집어넣으면 오랜 시간 동안 정확한 시간을 측정할 수 있다. 질소 원자로 원자시계를 만드는 데 성공할 경우 세계에서 가장 정확한 시계를 만들 수 있다는 것이 옥스퍼드 연구진의 설명이다.
시계 크기를 마이크로 칩 수준으로 극소화할 수도 있다. 휴대폰이나 GPS(위성항법장치) 등에 설치·운용할 수도 있다. 스마트폰 등에 이 시계를 설치할 경우 세계에서 가장 정확한 시계를 달고 다니는 셈이다.
‘내면체성 풀러린’ 연구팀을 이끌고 있는 사람은 키리아코스 포르피라키스(Kyriakos Porfyrakis) 박사다. 그는 미국과 영국의 공동연구 컨소시엄이 풀러린 샘플을 구입했다고 밝혔다.
이번 프로젝트에 자금을 투자한 ‘옥스퍼드 테크놀로지 SEIS 펀드’의 루시어스 캐리(Lucius Cary) 대표는 이외에도 여러 분야에 적용이 가능하다고 말했다. “특히 자동차에 있어 꼭 필요한 GPS 내비게이션을 1mm의 사물까지 구분할 만큼 정확하게 만들 수 있다”고 말했다.
그동안 가장 비싼 물질로 평가받아온 ‘반물질’에 대한 견해도 피력했다. “미 항공우주국(NASA)이 반물질의 가격을 1g당 610억 달러로 추산했지만 지금까지 어떤 사람도 사업적으로 ‘반물질’을 거래한 경우는 없었다”고 말했다.  ‘내면체성 풀러린’이야말로 현존하는 최고가의 물질이라고 강조했다.