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화학 / 바이오 / 환경

번호 : 967 작성자 : master  쪽지보내기 작성일 : 2012-01-13 조회수 : 1601
제목 :

산소의 또다른 형태가 존재

거의 2테라파스칼(2 terapascals (TPa))의 압력에서 특이한 속성을 지닌 나선형의 O4 구조(O4 structure)가 존재한다는 계산화학 결과가 최근 학계에 보고되었다. [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, DOI: 10.1073/pnas.1119375109].


 

그림: 고압에서의 산소의 구조

중국 창천 지린대(Jilin University)의 Yanming Ma, 워싱턴 카네기 연구소(Carnegie Institution of Washington)의 Ho-kwang Mao와 동료 연구자들은 칼립소(CALYPSO, particle-swarm optimization에 의해 이루어진 결정 구조분석)로 알려진 계산학적 방법(computational method)을 이용해 산소의 구조를 분석했다. 이전에 이 방법은 모르는 시스템의 구조들을 예측하는데 이용되었다.

연구자들은 0.02?2.0 TPa 이상의 압력에서 구조 시뮬레이션을 수행했다. 이 시뮬레이션은 0.008?1.92 TPa에서 안정적이었던 이전의 O8구조를 예측했다. 2TP에서의 압력에서 그들은 턴(turn)마다 4개의 산소 원자들을 지니고 있는 장방형의 나선형 사슬을 형성하는 미지의 O4구조를 발견할 수 있었다. 그 구조는 고압에서의 황의 S4상과 유사했다.

이에 대해 Ma는 “이 나선 사슬의 형성은 산소의 최초의 1분자가(monatomic) 형태이다. 산소 원자는 고체의 가장 기본적인 구성요소이다. 기본적인 구성 유닛들이 존재하는 산소분자들에 존재하고 있는 알려진 산소의 형태들은 산소(O2)분자 형태이다.”라고 말했다. 연구자들은 새로운 O4구조가 저압에서의 금속 O8상(metallic O8 phase)과 같은 초전도체보다 덜 절연성을 띄고 있다고 말했다.

이에 대해 스코틀랜드 에딘버그대(University of Edinburgh) Center for Science at Extreme Conditions의 Malcolm은 “산소는 96 GPa보다 훨씬 낮은 압력에서 금속화된다. 그리고 그러한 압력에서 다른 것과 같은 빛나는 형태의 금속처럼 보인다. 고압에서 물질을 금속화하는 것에 대한 응용에 관한 관심이 많았다. 그러나, 이와 같은 예측은 현재 그러한 극한의 압력에서 전이(transitions)가 절연성을 지닌 형태(insulating forms)가 되어가는 것을 암시한다.”고 덧붙였다.

그는 또한 “그러한 구조를 확인하는 것은 National Ignition Facility at Lawrence Livermore National Laboratory와 같이 고압 설비 기술을 지닌 곳에서는 매우 도전적인 연구가 될 수 있지만 다른 곳에서는 수행하기 어려울 것이다.”라고 말했다. 



출처: 경기과학기술진흥원

원본출처: cen.acs.org

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