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반데르발스 반도체서 다체 상호작용·모트전이 관측

연구기초 연구·신소재Nature Materials 원문 기준원문 발행 2026.11.06영어 원문을 옮김
기초 연구·신소재 분야 사진 — 이 글의 내용을 찍은 사진이 아닙니다 · 초고속 전자현미경 실험대의 레이저 광학 장치와 연구원 · 사진 U.S. Department of Energy from United States (퍼블릭 도메인)

연구진이 광강도 주기 현미경(intensity-cycling spatiotemporal microscopy)이라는 새 기법으로 반데르발스 반도체 내 단일입자 수송과 다입자 수송을 분리해 관측했다고 밝혔다. 이 기법은 전하 이동도, 엑시톤 간 상호작용, 모트전이를 포함한 상관 다체 상태를 영상화할 수 있다. 기존에는 단일입자와 다입자 수송 신호가 섞여 구분이 어려웠던 문제를 현미경 기법 개선으로 분리해낸 연구 결과다.

핵심

  1. 광강도를 주기적으로 바꿔가며 측정하는 현미경 기법으로 단일입자와 다입자 수송 신호를 구분
  2. 전하 이동도와 엑시톤 상호작용을 공간·시간 분해로 영상화
  3. 반데르발스 반도체에서 모트전이 등 상관 다체 상태 관측에 활용
# 반데르발스 반도체# 엑시톤# 모트전이# 다체 상호작용# 현미경
원문 · Nature Materials — Spatiotemporal intensity-cycling microscopy unveils many-body interactions and correlated transport in van der Waals semiconductors
원문을 Claude 가 요약·정리하고 코드 검사(원문에 없는 수치·화학식, 가격, 상대 시점, 투자 권유, 과장 표현 차단)를 통과한 글입니다. 연구의 주장과 평가는 원 논문·발표처의 것입니다. 오류는 contact@qpx.kr.
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새 분리막, 상온에서 원유 분리해 정제 공정 효율화 시도

연구진이 상온에서 원유를 분리할 수 있는 새로운 분리막을 개발했다. 이 분리막은 원유 자체를 이용해 미세한 여과 통로를 만들어내는 방식으로 작동한다. 연구진은 이 기술이 정제 공정의 에너지 소비를 약 32%, 탄소 배출을 약 38%, 운영 비용을 36% 줄일 수 있다고 설명했다. 원유 정제는 에너지 집약도가 높은 공정으로 꼽혀, 이 분리막이 적용되면 공정 구조에 변화를 줄 수 있다는 전망이 나온다.

석유화학 · ScienceDaily
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中 연구진, 탄소나노튜브로 다이아몬드 파괴인성 5배 높여

중국과학원 물리연구소와 베이항대 등 공동 연구진이 다이아몬드 입자 사이를 다중벽 탄소나노튜브로 채운 복합체를 개발해 네이처 신세시스에 발표했다. 혼합물을 섭씨 2000도, 15GPa 압력으로 처리해 탄소나노튜브와 다이아몬드 입자를 원자 수준에서 결합시켜 3차원 지지 구조를 만들었다. 복합체의 경도는 약 91.6GPa로 일반 단결정 다이아몬드와 비슷했지만, 평균 파괴 인성은 31.9MPa·m¹/²로 일반 다이아몬드보다 약 5배 높았으며 텅스텐 합금보다도 높았다. 연구진은 경도를 유지하면서 인성을 높이는 방식으로 결정 구조 변경이 아닌 탄소나노튜브 결합을 택했으며, 초경질 공구 및 항공우주 분야 소재로 활용될 가능성이 있다고 밝혔다.

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사이클로덱스트린-PEG 네트워크, 힘 받을수록 스스로 강해져

연구진은 조밀하게 재배열 가능한 α-사이클로덱스트린 결정 영역과 느슨하게 가교된 폴리에틸렌글리콜(PEG)로 구성된 '적응형 고리 네트워크(adapt-ring network)'를 고분자 소재로 제시했다. 이 네트워크는 기계적 응력을 받으면 평형 상태를 벗어난 내부 구조 재배열이 일어나면서 오히려 강도가 높아지는 자기강화 현상을 보였다. 조밀하지만 재구성이 가능한 결정 영역과 희박한 PEG 가교의 조합이 이런 응력 반응형 재배열을 가능하게 한다. 이는 외부 힘에 반응해 스스로 물성을 바꾸는 차세대 적응형 고분자 소재 설계에 참고할 수 있는 메커니즘을 제시한다.

Nature Materials · 2026.11.05
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숭실대, 고분자 침투로 MOF 기공 조절해 이산화탄소 분리막 성능 향상

숭실대 안윤호 교수 연구팀이 고분자 사슬이 금속유기골격체(MOF) 내부로 일부 침투하며 기공 크기를 조절하는 현상을 규명했다. ZIF-8 리간드 일부를 이종 리간드로 치환하고 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트(PEGDA)와 혼합한 결과, 이산화탄소/질소 선택도가 혼합 전 0.58에서 PEGDA 내부에서 26.6으로 높아졌다. 별도 후처리 없이 분리막 제조 공정만으로 유연한 MOF의 유효 기공 크기를 제어할 수 있음을 보인 실험실 연구다. 연구팀은 이 기공 조절 효과가 ZIF-7, ZIF-67 등 다른 다공성 소재에도 적용 가능함을 확인했으며, 연구 결과는 앙게반테 케미 인터내셔널 에디션에 핫 페이퍼로 게재됐다.

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성균관대 백정민 교수팀, 티탄산바륨 복합소재로 무배터리 IoT 센서 구현

성균관대 신소재공학부 백정민 교수 연구팀이 마찰전기를 별도 정류장치 없이 안정적인 직류로 변환하는 발전기(TDCG)를 개발했다. 세라믹 소재의 전기적 분극 원리와 전극 설계를 활용해 파고율을 1.143까지 낮췄고, 티탄산바륨 세라믹과 기능성 고분자 복합소재로 내구성을 높여 12만회 이상의 반복 마찰과 상대습도 99% 환경에서 25시간 동안 성능을 유지했다. 이를 바탕으로 문 개폐 감지, 온도 측정, 위치 추적 기능을 수행하는 배터리 없는 IoT 센서 시스템을 시연했다. 연구팀은 배터리 교체가 어려운 스마트 물류, 신선식품 운송, 산업시설 안전 점검 등에 적용 가능성을 기대했다.

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적층제조 다중주성분합금, 넓은 온도범위서 강도·연성 동시 확보

연구진은 레이저 기반 3D 프린팅(적층제조)으로 다중주성분합금을 제작하는 과정에서 석출물이 스스로 조직화된 셀 형태 네트워크를 형성시켰다. 이 네트워크를 가진 합금은 넓은 온도 범위에서 1GPa를 넘는 항복강도와 약 20%의 균일 연신율을 동시에 유지했다. 별도의 후처리 없이 제조 공정 자체에서 생긴 미세구조가 강도와 연성을 함께 끌어올린 점이 특징이다. 금속 적층제조 분야에서 공정 조건을 통해 미세구조를 제어하는 새로운 접근으로 제시됐다.

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