아연으로 만들어진 "얼음 결정"
- Photos / 문광주 기자 / 2022-12-15 19:09:28
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- 액체 갈륨에서 아연은 얼음물과 유사한 결정 형태 형성
- 얼음 결정처럼 대칭적이고 다양해
“우리 모두는 눈송이의 기묘한 기하학적 아름다움을 알고 있다. 돋보기로 보면 정말 아찔하다. 규칙성과 우연의 일치, 질서와 무질서, 패턴과 무의미한 혼란이 어리둥절하게 뒤섞인 것이다. 그것들은 6중 대칭을 물 얼음의 결정 격자에 빚지고 있다. 얼음의 원자 격자는 물 분자가 그룹화되는 방식에 영향을 미치고 따라서 거시적 결정의 모양도 결정한다.
수정의 가장 작은 결점과 범프도 모양에 영향을 미치기 때문에 눈 결정은 다양한 복잡성을 가진 팔이 있는 작은 별, 작은 판 또는 작은 기둥 등 다양한 변종을 형성한다. 어떤 스노우 크리스탈도 다른 것과 같지 않다.
물 얼음 대신 금속
그러나 New South Wales 대학의 Shuhada Idrus-Saidi가 이끄는 연구원이 이제 발견한 것처럼 물 얼음과 작동하는 것은 특정 금속과도 작동한다. 그들은 서로 다른 금속이 액체 갈륨에 용해된 후 결정화될 때 어떤 결정 형태가 형성되는지 알고 싶어했다.
전이 금속 갈륨은 30도 바로 아래에서 녹고 다른 금속은 적당히 높은 온도에서 용해되기 때문에 이에 적합하다.
실험을 위해 연구원들은 구리, 니켈, 아연, 백금, 비스무트, 은 또는 알루미늄을 액체 갈륨에 첨가하고 금속이 용해될 때까지 혼합물을 가열했다. 그런 다음 그들은 금속 수조를 거의 실온으로 천천히 냉각시켜 용해된 이물질이 다시 결정화되도록 했다. 금속에 따라 단순한 막대와 기둥에서 입방체, 육각형 및 팔면체에 이르기까지 매우 다른 결정 모양이 형성되는 것으로 나타났다.
얼음 결정처럼 대칭적이고 다양하다.
아연 결정이 가장 눈에 띄고 아름다웠다. 6중 대칭과 무수한 변형으로 인해 물의 얼음 결정과 놀라울 정도로 유사하기 때문이다. 얼음과 마찬가지로 아연도 과학자들이 설명하는 것처럼 결정화될 때 육각형 원자 격자를 형성한다. 그들의 실험에서 그들은 갈륨욕에서 아연의 비율을 사용하여 육각형 판과 단순한 별만 형성되는지 또는 많은 가지를 가진 복잡한 별 구조가 형성되는지에 영향을 미칠 수 있었다.
이 아연 별표는 자연의 매혹적인 형성과 대칭에 대한 새로운 통찰력을 제공할 뿐만 아니라 금속 나노입자 및 모양의 표적 배양을 위한 새로운 가능성을 열어준다.
(Science, 2022; doi: 10.1126/science.abm2731)
출처: University of Auckland
- 액체 갈륨에서 아연은 얼음물과 유사한 결정 형태 형성
- 얼음 결정처럼 대칭적이고 다양해
아연으로 만든 "얼음 결정"
액체 갈륨에서 아연은 얼음물과 유사한 결정 형태를 형성한다.
눈 결정은 자연의 예술 작품이다. 눈 결정의 대칭적인 아름다움은 수 세기 동안 사람들을 매료시켰다. 얼음물만이 이러한 여섯 개의 별표를 생성할 수 있는 것은 아니다. 여기서 아연으로 만들어진 얼음 결정을 볼 수 있다. 약 100㎛(마이크로미터) 크기로 측정되는 이 구조는 용융 아연이 액체 갈륨에 용해된 후 냉각될 때 자체적으로 성장한다. 물의 얼음과 유사하게 금속은 다양한 별 모양을 형성한다.
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| ▲ 이 미세하게 작은 수정 별은 물 얼음이 아니라 금속 아연으로 만들어졌다. © Waipapa Taumata Rau/ University of Auckland |
“우리 모두는 눈송이의 기묘한 기하학적 아름다움을 알고 있다. 돋보기로 보면 정말 아찔하다. 규칙성과 우연의 일치, 질서와 무질서, 패턴과 무의미한 혼란이 어리둥절하게 뒤섞인 것이다. 그것들은 6중 대칭을 물 얼음의 결정 격자에 빚지고 있다. 얼음의 원자 격자는 물 분자가 그룹화되는 방식에 영향을 미치고 따라서 거시적 결정의 모양도 결정한다.
수정의 가장 작은 결점과 범프도 모양에 영향을 미치기 때문에 눈 결정은 다양한 복잡성을 가진 팔이 있는 작은 별, 작은 판 또는 작은 기둥 등 다양한 변종을 형성한다. 어떤 스노우 크리스탈도 다른 것과 같지 않다.
물 얼음 대신 금속
그러나 New South Wales 대학의 Shuhada Idrus-Saidi가 이끄는 연구원이 이제 발견한 것처럼 물 얼음과 작동하는 것은 특정 금속과도 작동한다. 그들은 서로 다른 금속이 액체 갈륨에 용해된 후 결정화될 때 어떤 결정 형태가 형성되는지 알고 싶어했다.
전이 금속 갈륨은 30도 바로 아래에서 녹고 다른 금속은 적당히 높은 온도에서 용해되기 때문에 이에 적합하다.
실험을 위해 연구원들은 구리, 니켈, 아연, 백금, 비스무트, 은 또는 알루미늄을 액체 갈륨에 첨가하고 금속이 용해될 때까지 혼합물을 가열했다. 그런 다음 그들은 금속 수조를 거의 실온으로 천천히 냉각시켜 용해된 이물질이 다시 결정화되도록 했다. 금속에 따라 단순한 막대와 기둥에서 입방체, 육각형 및 팔면체에 이르기까지 매우 다른 결정 모양이 형성되는 것으로 나타났다.
얼음 결정처럼 대칭적이고 다양하다.
아연 결정이 가장 눈에 띄고 아름다웠다. 6중 대칭과 무수한 변형으로 인해 물의 얼음 결정과 놀라울 정도로 유사하기 때문이다. 얼음과 마찬가지로 아연도 과학자들이 설명하는 것처럼 결정화될 때 육각형 원자 격자를 형성한다. 그들의 실험에서 그들은 갈륨욕에서 아연의 비율을 사용하여 육각형 판과 단순한 별만 형성되는지 또는 많은 가지를 가진 복잡한 별 구조가 형성되는지에 영향을 미칠 수 있었다.
이 아연 별표는 자연의 매혹적인 형성과 대칭에 대한 새로운 통찰력을 제공할 뿐만 아니라 금속 나노입자 및 모양의 표적 배양을 위한 새로운 가능성을 열어준다.
(Science, 2022; doi: 10.1126/science.abm2731)
출처: University of Auckland
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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