DGIST 문대원 교수팀, 임계핵 성장 이론 뒤집는 나노 입자 성장 증거 제시

DGIST(총장 손상혁) 뉴바이올로지전공 문대원 교수팀이 다양한 분야의 과학자들이 융합 연구를 진행해 기존의 물질 성장 이론의 내용을 뒤집는 물질 초기 성장의 새로운 과정을 밝혀내는데 성공했다.

DGIST에 따르면, 이 연구팀은 서울대 재료공학과 남기태 교수팀, KAIST의 김용현 교수팀이 공동연구를 통해 물질 성장 초기 과정이 기존의 임계핵 성장 이론과 다르다는 사실을 새로운 분석법을 통해 규명했다.

물질 성장에 관해 과학계에 널리 알려진 이론인 ‘임계핵 성장 이론’은 재료, 화학, 물리 분야의 여러 교과서에 실릴 만큼 과학계 전반에서 인정받는 이론이다. 이 이론은 물질 성장 초기에 임계핵이 생성되고, 후에 임계핵을 중심으로 벌크(bulk) 소재가 형성되며 물질이 성장한다고 본다.

문대원 교수팀 등은 뼈의 주요 성분인 인산칼슘(calcium phosphate)의 나노 입자를 ‘비행시간 중에너지 이온산란 분석법(TOF-MEIS·Time-of-Flight Medium Energy Ion Scattering)’을 통해 분석했다.

그 결과, 나노 물질의 성장 초기에 임계핵 대신 나노 입자가 계속해서 성장해 벌크 소재와 같은 물질로 변형 및 성장한다는 사실을 규명해 낸 것이다.

최근 과학계에서는 물질의 초기 성장 과정에 대해 기존 임계핵 성장 이론과 다른 연구결과가 발표됐지만, 직접적인 연구 결과 수치를 제시하지 못해 논란이 있어왔다.

이번 문대원 교수팀은 나노 입자의 크기와 구성을 정확히 측정함으로써 기존 이론을 뒤집는 확실한 증거를 제시한 데 의미가 크다.

DGIST 뉴바이올로지전공 문대원 교수는 “이번 연구는 실험을 계획하는 단계에서부터 측정, 논문 작성, 발표에 이르기까지 7년이 걸릴 정도로 장기 프로젝트였다”며 “새로운 나노 분석 기술과 재료과학, 이론화학 분야를 융합한 연구를 바탕으로 기존에 통용되던 이론을 뒤집는 구체적 이론 계산과 연구 결과를 도출했다”고 말했다.