신소재 ‘풀러렌’ 자석 전환 원리 규명

고려대 이철의 교수팀

축구공 모양의 탄소나노물질인 ‘풀러렌(Fullerene)’이 자석으로 바뀌는 원리를 국내 연구진이 규명했다. 교육과학기술부는 이철의 고려대 물리학과 교수(사진)팀이 풀러렌에 수소가 홀수(1, 3, 5, 7…) 개 붙으면 자석이 되는 현상을 발견했다고 25일 밝혔다. 풀러렌은 탄소원자 60개가 모여 1nm(나노미터·1nm는 10억분의 1m) 크기의 축구공 형태를 이룬 물질이다. 풀러렌은 작으면서도 다이아몬드보다 강해 신소재 물질로 각광받고 있다.

이 교수팀은 풀러렌에 수소가 붙을 때의 변화를 관찰했다. 풀러렌에 수소가 붙으면 전자(-)가 생성된다. 전자들은 서로 영향을 미치며 자성을 가진 ‘에너지띠’를 만든다. 이 에너지띠가 풀러렌을 영구자석으로 만드는 셈이다. 이 교수팀은 수소 홀수 개가 붙으면 개수에 상관없이 동일한 세기의 자성을 가지며 수소가 짝수 개 붙으면 자성을 띠지 않는다는 사실도 밝혔다. 이번 연구는 물리학 분야 국제학술지인 ‘피지컬 리뷰 레터스’ 22일자에 게재됐다.

전동혁 동아사이언스 기자 jermes@donga.com