▲초과포화 환경에서 분자 구조 대칭성 변화에 따른 결정화 모식도
KRISS 제공
KRISS는 "오는 27일 우주항공청 개청을 앞두고 신(新) 우주 시대를 맞이하기 위한 만반의 준비가 이뤄지고 있다"면서 "우주 환경에 활용되는 신소재를 찾는 노력도 그중 하나"라고 소개했다.
이어 KRISS는 "연구자들은 '물질의 결정화'에 주목하고 있다"면서 "어떤 물질의 결정화 과정을 정확히 관찰하고 파악하면, 입자의 배열을 조정하여 성능을 높이거나 형성 과정을 제어해 원하는 물질을 만들 수 있기 때문"이라고 설명했다.
KRISS에 따르면, 1890년대 독일의 화학자 빌헬름 오스트발트(Wilhelm Ostwald)는 과포화 상태의 수용액에서 물질이 결정화될 때 안정된 물질상(相)이 아닌 준안정 상태의 새로운 물질상이 생기는 현상을 발견했다. 이후 현상을 설명하는 다양한 가설이 제시돼는데, 수용액 내 용질의 분자 구조 변화가 주된 요인이라는 가설이 유력했다.
하지만 이를 증명하기 위해선 결정화 과정을 '분자 단위'까지 관측해야 했다. 수용액의 포화도가 높아질수록 순도 높은 결정이 생기고 잡음 없이 결정화 과정을 측정할 수 있지만, 기존 기술로는 포화 농도의 200% 수준만 구현 가능해 정밀한 관측이 어려웠다는 것. 참고로 상온에서 바닷물을 증발시켜 얻을 수 있는 소금 결정의 포화도가 100%라고 한다.