고분자과학과 기술 제 20 권 4 호 2009년 8월 347 미국의 MIT, 조지아 공대, 독일의 Humboldt 대학 등의 국제공동연구진이 단일분자에서 일어나는 전기 전도에 대한 이해를 높이는 중대한 발견을 하였다(Georg Heimel, Egbert Zojer, Lorenz Romaner, Jean-Luc Bredas and Francesco Stellacci. Doping Molecular Wires. Nano Letters, Vol.9, 2559-2564 (2009)). 홀수개의 전자들을 가진 분자들이 낮은 전압에서 더 큰 전도성을 가진다는 것을 증명한 것이다. 나노 기술의 영역에서 기초적인 중요한 발견이라 평가받은 이 성과는 다양한 응용가능성을 제시할 것으로 기대된다. 더 효율적인 마이크로칩과 저 장밀도를 더 크게 늘릴 수 있는 여러 가지 재료들의 개발이 가능하게 될 것으로 기대된다.
분자를 활용한 전자회로는 여러 분야에서 큰 가능성을 가지고 있다. 이러한 전자회로의 실현에 있어서 가장 큰 걸림돌 중 하나는 대부분의 분자들이 일단 큰 전압이 걸려야 전도를 시작한다는 것이었다. 그러나, 이번 연구진들이 홀수개의 전자를 가진 분자들이 짝수개의 전자를 가진 닫힌 껍질구조(closed shell configuration)를 가지고 있는 대부분의 분자들 보다 낮은 전압에서 더 큰 전기 전도도를 가진다는 것을 발견했다.
이런 원천적인 발견은 나노기술 분야에 매우 다양한 응용가능성을 제공할 것으로 기대된다. 짝수개의 전자 대신 홀수개의 전자를 쓰는 것이 간단해 보일지 몰라도 나노기술의 영역에서는 달성해야 하는 중요한 목표이기도 하다. 왜냐하면, 이 기술을 이용하면 분자 전자회로에서의 금 속 원소들이 단일분자들로 대체될 수 있기 때문이다. 이 기술에 대하여 Egbert Zojer 연구원은 “이는 전자적 구성요소(electronic components) 의 궁극적인 소형화를 향한 중요한 진전이며 이 기초연구를 통하여 몇 개의 분자만으로 이뤄진 전자회로를 만들어내고자 하는 것이 목표”라고 밝히고 있다. 만약, 회로의 다양한 원소들의 기능들을 알아보고자 하는 목적에서 분자적 구성요소들을 알아내는 것이 가능하다면, 이번 연구 성 과는 다양한 영역의 응용범위들을 갖는 셈이다. 분자 전자공학, 센서기술, 무기 물질과 유기 물질간의 생체친화 경계면의 개발 영역에서 새로운 과학적 접근 방식이 열리고 있다. 이 중 생체친화 경계면 같은 경우는 인체 세포와 같은 생물학적 시스템과 접촉하는 것을 말하는데, 이러한 인 체 세포는 생체친화방법을 통하여 전도성 분자들을 이용한 전자회로에 직접적으로 연결될 수 있을 것이라고 기대된다.
전기전도체로서의 단일분자
본 내용은 한국과학기술정보 연구원의 글로벌동향브리핑(2009.07.10)에서 발췌, 정리하였습니다.
<건국대학교 화학과 표승문, e-mail:[email protected]>
