국내 연구진이 나노입자를 활용, 마이크로미터(㎛;100만분의 1ｍ) 단위 작은 소자의 자축(磁軸·magnetic axis)을 자유자재로 바꿀 수 있는 기술을 개발했다.

이 기술을 통해 만들어진 '지능형 소재'는 마이크로 로봇 제작 등에 유용하게 쓰일 것으로 기대된다.

서울대학교는 권성훈 전기컴퓨터공학부 교수 연구팀이 가로·세로 약 50㎛ 크기의 고분자 물질 폴리머(polymer)에 100~200 나노미터(㎚;10억분의 1ｍ) 크기의 마그네타이트(자철석) 입자를 고정시키는 방법으로 지능형 나노 소재를 제작했다고 25일 밝혔다.

연구팀은 액체 상태의 여러 폴리머 조각에 마그네타이트 가루를 넣고, 조각마다 다른 방향으로 자기장을 걸어 마그네타이트 입자들을 정렬, 자축을 형성했다. 이후 빛을 쪼여 폴리머를 굳힘으로써 자축을 고정했다.

이렇게 제작된 폴리머 조각들을 연결하고 일정한 방향으로 자기장을 걸어주자, 자축을 자기력선과 평행한 방향으로 놓기 위해 결과적으로 각 소자는 각기 다른 방향으로 움직였다.

사람이 프로그래밍한 대로 자축을 조절함에 따라 자기장에 다양하게 반응하는 지능형 소재가 탄생한 것이다.

연구팀은 이 기술을 이용, 자기장에 각 부분이 다른 방향으로 움직이면서 애벌레처럼 꿈틀대는 형태로 이동하는 마이크로 로봇을 만들었다.

권 교수는 "기존의 자기 소재들은 외부에서 자기장을 걸면 단순히 자석 방향으로만 반응하기 때문에 복잡한 소자 구현이 어려웠다"며 "이번에 개발된 기술로 균일한 자기장 안에서 여러 방향으로 반응하는 지능형 소자를 제작할 수 있다"고 설명했다.

그는 "이 기술이 주변 환경이나 사용자에 따라 반응하는 지능형 소재가 필요한 우주 항공, 에너지, 마이크로 로봇 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것"이라고 덧붙였다.

이 논문은 지난 8일 과학분야 권위지 '네이처 머티리얼즈(Nature Materials)' 온라인판에 실렸다.