성균관대학교(총장 정규상)와 포항공과대학교, 기초과학연구원의 나노구조물리연구단 연구팀이 자연에 존재하는 가장 단단한 재료 중 하나이면서도 그 계층구조의 수수께끼가 풀리지 않았던 여왕 소라 껍데기(Strombus gigas conch shell)의 강화 메커니즘을 규명해 화제다.
연구팀은 독자적으로 고안한 투과전자현미경 실시간 변형 실험법을 수행, 일반적으로 알려진 강화 메커니즘 이외에 결함의 일종인 나노쌍정 계면에서 균열의 진행이 저지되고, 균열경로가 바뀌는 새로운 메커니즘을 세계 최초로 발견했다.
여왕 소라 껍데기는 탄산칼슘 결정들이 서로 90도로 교차하는 사박층(crossed-lamellar) 형태로 수십~수 마이크로미터에 이르기까지 다차원의 계층구조로 적층돼있다. 자연계에 존재하는 어떤 생명체보다도 경도(Hardness)와 인성(Toughness)이 높은 것으로 알려져 있다.
여왕 소라 껍데기의 우수한 기계적 물성의 원인을 이해하기 위해 복잡한 다차원 계층구조에 대한 연구가 많이 이뤄졌으나 근본적인 원인은 완전히 밝혀지지 않은 상태였다.
오상호 교수는 "나노미터 스케일에서 벌어지는 현상을 직접 실시간 전자현미경으로 관찰하는 실험 방법이 앞으로는 자연으로부터 영감을 얻는 자연 모사 기술에 있어 돌파구를 제공할 것"이라고 기대했다.
이번 연구결과는 다학제 간 연구 분야의 최고 권위지인 네이처 커뮤니케이션(Nature Communications, IF 11.470)에 2월 17일자(현지시각 GMT 10:00 am, 온라인)로 게재됐다.
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