【대전=뉴시스】이시우 기자 = 국내 연구진이 그동안 관찰된 나노버블 중 가장 작은 크기의 나노버블을 발견하고 실시간으로 변화하는 모습을 관찰하는데 성공했다.
8일 한국연구재단에 따르면 서울대 홍병희, 조성표 교수 연구팀이 그래핀(graphene)으로 만든 액체 셀(liquid cell)을 이용해 그동안 관찰된 나노버블 중 가장 작은 지름 5~15㎚의 나노버블을 발견하고 생성에서 성장, 소멸하기까지의 모든 과정을 처음으로 관찰했다.
끓는 물이나 탄산 음료 등에서 볼 수 있는 공기방울은 금세 사라지지만, 나노크기의 공기방울은 액체 속에서 길게는 수개월 동안 사라지지 않으면서 여러 자연현상에서 역할을 수행할 것으로 예측돼 왔다.
이에 따라 나노버블을 연구하는 노력이 계속돼 왔지만 액체 속의 나노크기 버블 내부를 볼 수 없고 실시간으로 관찰할 수도 없어 효과적인 연구가 진행되지 못했다.
연구팀은 그래핀 필름(액체 셀) 사이에 액체를 가두고 초고진공 전자현미경으로 나노공기방울을 실시간으로 관찰하는데 성공했다.
연구팀이 관찰한 나노버블은 지름 5~15㎚으로 그동안 관찰된 나노버블(200㎚) 중 가장 작은 크기다.
또 나노버블이 생성 후 성장, 소멸하는 과정도 확인할 수 있었다.
8일 한국연구재단에 따르면 서울대 홍병희, 조성표 교수 연구팀이 그래핀(graphene)으로 만든 액체 셀(liquid cell)을 이용해 그동안 관찰된 나노버블 중 가장 작은 지름 5~15㎚의 나노버블을 발견하고 생성에서 성장, 소멸하기까지의 모든 과정을 처음으로 관찰했다.
끓는 물이나 탄산 음료 등에서 볼 수 있는 공기방울은 금세 사라지지만, 나노크기의 공기방울은 액체 속에서 길게는 수개월 동안 사라지지 않으면서 여러 자연현상에서 역할을 수행할 것으로 예측돼 왔다.
이에 따라 나노버블을 연구하는 노력이 계속돼 왔지만 액체 속의 나노크기 버블 내부를 볼 수 없고 실시간으로 관찰할 수도 없어 효과적인 연구가 진행되지 못했다.
연구팀은 그래핀 필름(액체 셀) 사이에 액체를 가두고 초고진공 전자현미경으로 나노공기방울을 실시간으로 관찰하는데 성공했다.
연구팀이 관찰한 나노버블은 지름 5~15㎚으로 그동안 관찰된 나노버블(200㎚) 중 가장 작은 크기다.
또 나노버블이 생성 후 성장, 소멸하는 과정도 확인할 수 있었다.
특히 두 나노버블이 합쳐져 성장할 때 상대적으로 작은 나노버블이 큰 나노버블로 흡수되는 오스트발트 숙성 현상이 나타난다는 사실도 처음으로 확인했다.
오스트발트 숙성은 작은 결정 또는 입자가 녹아 더 큰 결정이나 입자로 재증착되는 현상을 일컫는 것으로 그동안에는 고체나 액체 입자가 성장할 때에만 나타나는 것으로 알려져 왔다.
이밖에도 연구팀은 기존의 거시세계에서는 액체 내 가스가 응결, 이동, 증발 과정을 거쳐 전달되는 것과 달리 나노버블이 가까이 있을 때는 기체가 가스형태로 직접 전달된다는 사실도 관측했다.
서울대 홍병희 교수는 "나노버블은 눈에 보이지 않지만 사람의 혈액이나 세포 안에도 존재해 이에 대한 연구는 기체의 발생 및 전달을 포함하는 다양한 자연현상 및 생명활동을 이해하는데 매우 중요하다"라며 "나노버블이 비정상적으로 성장해 발생하는 것으로 알려진 잠수병 등 다양한 생명질환 등을 치료하는데도 기여할 것으로 기대한다"고 말했다.
한편, 이번 연구는 노벨상 수상자인 영국 맨체스터대 노보셀로프 교수도 참여한 가운데 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 글로벌연구실(GRL)사업 등의 지원으로 수행됐다. 연구 결과는 과학저널 '네이처(Nature)의 자매지 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)에 게재됐다. (논문제목:Growth dynamics and gas transport mechanism of nanobubbles in graphene liquid cells)
[email protected]
오스트발트 숙성은 작은 결정 또는 입자가 녹아 더 큰 결정이나 입자로 재증착되는 현상을 일컫는 것으로 그동안에는 고체나 액체 입자가 성장할 때에만 나타나는 것으로 알려져 왔다.
이밖에도 연구팀은 기존의 거시세계에서는 액체 내 가스가 응결, 이동, 증발 과정을 거쳐 전달되는 것과 달리 나노버블이 가까이 있을 때는 기체가 가스형태로 직접 전달된다는 사실도 관측했다.
서울대 홍병희 교수는 "나노버블은 눈에 보이지 않지만 사람의 혈액이나 세포 안에도 존재해 이에 대한 연구는 기체의 발생 및 전달을 포함하는 다양한 자연현상 및 생명활동을 이해하는데 매우 중요하다"라며 "나노버블이 비정상적으로 성장해 발생하는 것으로 알려진 잠수병 등 다양한 생명질환 등을 치료하는데도 기여할 것으로 기대한다"고 말했다.
한편, 이번 연구는 노벨상 수상자인 영국 맨체스터대 노보셀로프 교수도 참여한 가운데 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 글로벌연구실(GRL)사업 등의 지원으로 수행됐다. 연구 결과는 과학저널 '네이처(Nature)의 자매지 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)에 게재됐다. (논문제목:Growth dynamics and gas transport mechanism of nanobubbles in graphene liquid cells)
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