초 미세 혼합유체의 새로운 특성 발견
2017-01-28
어떠한 물질은 나노미터 스케일로 크기가 축소되었을 때, ‘벌크’ 상태일 때랑은 전혀 다른 특성을 보여주고는 한다. 이러한 특성에 대한 연구는 흔히 나노테크놀리지, 혹은 나노 사이언스로 불리우며 활발히 연구되고 있다. 최근 발표된 연구에서는 나노미터 스케일의 아주 소량의 유체에 대한 특성에 대한 조사가 진행되었고, 나노 채널 속에서의 특이한 혼합성 유체의 특성을 발견할 수 있었다.
일반적으로, 열역학적으로 허용되는 경우, 예를 들면, 물 속에 파란색 잉크를 넣었을 때, 시간이 지나면서 파란색 잉크는 물 속으로 분산되어 어느 정도 시간이 지나면, 결국 잉크 방울들은 완전히 분산되고 균일하고 밝은 파란색 용액을 형성하게 된다. 하지만, 이 연구에서는 이렇게 혼화가능한 두 용매가, 굉장히 미세한 튜브에 넣어졌을 때에는, 한 용매가 다른 용매를 감싸는 ‘코어-쉘’ 형태를 형성하는 것이 발견되었다. 이들은 새로운 형태의 나노 구조인 코어-쉘 마이크로 분리는 특정 표면과의 상호 작용 그리고 ‘quantum confinement’의 부수적인 효과에 의한 것이라고 설명하였다. 코어를 감싸고 있는 쉘은 1 ~ 4개의 분자 크기 정도를 가지고 있어, 단순히 형태의 것이 아니라, 나노스케일에서 발견될 수 있는 새로운 전기적, 광학적 특성도 기대되고 있다.
실험에 참여한 그룹은 기존에 중수소 분리를 위한 비슷한 연구를 진행하였었고, 이번 연구에서도 전과 유사하게 실리카로 만들어진 유리 나노 미세유체관을 제작하여 실험하였다. 이번 연구 결과는, 완전히 혼합할 수 있는 성분들에 대한 과학은 나노 사이즈의 연구로 넘어갔을 때는, 전혀 다른 패러다임을 가져야 함을 최초로 보여주었다. 나노 구조화 된 공극에서의 액체를 컨트롤하는 것은 앞으로 화학, 재료 과학 분야에서 새로운 어플리케이션을 만들어 낼 가능성이 있으며, 앞으로 초고분자 조립에 대한 새로운 기술 개발에 도움이 될 것으로 보인다.