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첨단기술정보

질서-무질서 변환을 이용한 다이아몬드보다 강한 재료

전문가 제언: 재료를 구성하는 기초요소들이 장거리에 걸쳐 주기성을 가지느냐 아니냐에 따라 고상재료를 결정재료(질서)와 비정질재료(무질서)로 나누는 것이 일반적이다. 그러나 L. Wang 등(Science, 337, pp.825~828, 2012)은 결정재료의 격자점 위치들을 비정질재료가 차지하여 전체적으로 결정상태를 이루는 특이한 혼성재료에 대해 보고하였다. C60 결정은 상압에서 fcc 구조이지만, m-xylene으로 용매화시킨 C60*m-xylene은 hcp 구조를 나타낸다. C60 분자들은 C60*m-xylene 속에서 hcp 구조의 격자점 위치를 차지한다. C60*m-xylene에 압력을 가하면 ?35GPa을 넘어가는 시점에서 C60의 결정상태가 붕괴되어 불가역적으로 비정질이 되어버린다. 그러나 C60*m-xylene은 60.1GPa까지도 hcp 구조를 유지한다. 그 이유는 C60 분자들은 무질서상태로 변형되지만, 용매인 m-xylene이 전체적인 hcp 구조의 장거리질서(long-range order)를 잡아주기 때문인 것으로 생각된다. 압력을 낮추어도 붕괴된 C60 분자들이 원상회복되지 않으므로 C60*m-xylene은 고압에서의 특성을 그대로 유지하며, 다이아몬드에 상처를 낼 정도로 단단한 물질이 된다.