익숙한 식탁소금 알갱이부터 반짝이는 다이아몬드까지, 결정 형성은 항상 간단하고 예측 가능한 경로를 따르는 것은 아닙니다.

뉴욕대학교(NYU)의 연구자들은 Nature Communications 저널에 게재된 연구에서, 처음에는 무정형이었던 물질 덩어리가 고도로 정렬된 구조로 변화하는 놀라운 과정을 성공적으로 기록했습니다.

특히, 그들은 결정화의 신비를 탐구하는 과정에서 우연히 내부에 중공 구조가 있는 독특한 유형의 막대 모양 결정을 발견했는데, 이는 이전에 알려지지 않은 것이었고, 이 결정을 발견한 대학원생의 이름을 따서 "잔게나이트"라고 명명했습니다.

과학자들은 입자가 완벽한 결정 격자로 배열되는 방식에 대한 비밀을 밝히기 위해 종종 작은 원자를 직접 관찰하는 데 어려움을 겪습니다.

NYU 팀은 독창적인 방법을 사용했습니다. 콜로이드 입자로부터 결정을 만드는 것이죠. 이러한 입자는 작지만 현미경으로 자세히 관찰할 수 있을 만큼 큽니다. 실험 부분을 이끈 화학 교수 스테파노 사칸나는 "이 방법의 장점은 개별 입자 수준에서 결정화 과정을 따라갈 수 있다는 것입니다."라고 말했습니다.

글렌 호키 조교수가 주도한 수천 개의 복잡한 컴퓨터 시뮬레이션과 꼼꼼한 실험을 결합하여, 연구팀은 2단계 결정 형성 메커니즘을 밝혀냈습니다.

입자가 즉시 고정된 위치에 정착하는 대신, 일반적으로 먼저 무정형의 "군중"으로 뭉쳐지고, 그 후 재배열 과정을 거쳐 최종적으로 정렬된 결정 구조를 형성합니다. 이러한 두 단계의 과정을 통해 다양한 결정 모양과 유형이 관찰됩니다.

이 두 단계 메커니즘을 추적하기 위한 실험을 수행하던 중 대학원생인 시하오 장은 우연히 이상하게 생긴 막대 모양의 결정을 발견했습니다.

현미경으로 자세히 살펴보니, 결정립 배열이 뚜렷할 뿐만 아니라 길이 방향으로 속이 빈 홈이 있는 것을 발견했습니다. 일반적으로 조밀한 결정에서는 매우 이례적인 특징입니다.

장은 1,000개가 넘는 자연적 결정 구조의 데이터베이스를 검사했지만 일치하는 구조를 찾지 못하자 호키의 컴퓨터 모델을 찾았습니다. 시뮬레이션 결과, 이것이 완전히 새로운 결정 구조임이 확인되었습니다.

사칸나 교수는 "이러한 구조는 이전에 한 번도 관찰된 적이 없어서 놀랐습니다."라고 말했습니다.

새로운 결정은 과학적으로 L3S4라는 이름이 붙었지만, 실험실에서의 논의 중에 "잔게나이트"라는 이름이 생겨났고, 시하오 장의 업적을 기리는 의미에서 이 이름을 유지했습니다.

장은 "우리는 현실 세계를 시뮬레이션하기 위해 콜로이드 결정을 사용했지만, 예상치 못하게 자연에 존재하지 않는 결정을 발견했습니다."라고 놀라움을 표했다.

잔제나이트의 발견은 흥미로운 과학적 발견일 뿐만 아니라, 새로운 방향을 열어준 셈입니다. 독특한 중공 구조는 다른 물질의 여과, 저장 또는 캡슐화 분야에서 잠재적인 응용 가능성을 시사합니다.

더욱이 이는 앞으로 발견될 훨씬 더 많은 새로운 유형의 결정이 있을 수 있음을 시사합니다. 이 복잡한 결정화 과정에 대한 보다 깊은 이해는 미래의 첨단 소재, 특히 레이저 기술, 광케이블, 태양 에너지에 사용되는 광자 소재의 설계 및 제작에도 중요한 역할을 합니다.

출처: https://www.vietnamplus.vn/phat-hien-loai-tinh-the-moi-he-lo-tiem-nang-ung-dung-lon-post1036086.vnp