구리 산화 원자층 수준까지 제어
360가지 총천연색 구현
구리 표면 산화를 제어해 다양한 색을 띤 구리를 만들 수 있는 기술이 개발됐다.
부산대(총장 차정인)는 정세영 광메카트로닉스공학과 교수와 이영희 기초과학연구원(IBS) 나노구조물리 연구단장(성균관대 에너지과학과 교수), 최우석 성균관대 물리학과 교수 공동연구팀이 단결정 구리 박막 표면 산화층을 제어하는 기술로 360가지 이상 총천연색을 구현하는 데 성공했다고 11일 밝혔다.
대면적 구리 박막 산화층을 1~2나노미터(nm) 두께 수준에서 제어해 거둔 성과다.
관련 논문은 '어드밴스드 머티리얼즈' 3월 9일자에 실렸다.
공동연구팀은 먼저 '원자 스퍼터링 에피택시(ASE)' 장치를 개발하고 이를 이용해 기존 장비로는 구현할 수 없었던 0.2nm 수준단결정 구리박막을 만들었다. 이어 구리 산화 방향과 산화층 두께를 원자층 수준으로 제어하는데 성공했다. 균일하게 산화된 구리 박막 표면은 두께에 따라 다양하고 선명한 색을 띠었다.
연구팀은 한발 더 나아가 레이저로 미소 영역을 선택적으로 국부산화시키는 새로운 산화식각 기술도 개발했다.
연구팀은 이 연구 성과를 투명 피타입(p-type) 산화물반도체 연구와 산화식각을 이용한 새로운 반도체 공정 개발 연구로 이어갈 계획이다.
정세영 교수는 “구리 산화를 완벽하게 제어하는 것은 나노기술과 재료과학에 물리학적 지식을 융합한 첨단 기술로 학문적, 산업적으로 매우 중요한 의미를 갖는다”고 말했다.
미국 자유의 여신상은 구리(31톤)와 철(125톤)로 만들어졌다. 초기에는 붉은 빛을 띠었으나 시간이 지나면서 녹 슬어 현재는 탁한 청녹색이다. 금속 산화는 현대과학이 아직까지 극복하지 못한 숙제 가운데 하나다. 구리 산화도 규칙성이 없어 방향 제어 또한 불가능한 것으로 알려져 왔다.
부산=임동식기자 dslim@etnews.com
