2011년 노벨화학상에 대니얼 셰시트먼(종합)

[아시아경제 김수진 기자]스웨덴 한림원 노벨상위원회는 5일(현지시간) 2011년 노벨화학상 수상자로 테크니온-이스라엘 기술연구소의 대니얼 셰시트먼(70) 교수를 선정했다고 밝혔다.

셰시트먼 교수는 준결정(quasicrystal)의 존재를 증명한 공로를 인정받았다. 대부분의 고체 물질은 원자가 일정하게 배열돼있거나 무질서하게 배열돼있는 두 가지 형태다. 반면 준결정은 그 중간 형태다. 5각형의 원자 배열 패턴이 3차원 공간에 지속적으로 나타나며, 일반적 결정 규조와 달리 규칙적으로 반복되지 않는다. 아랍 지방의 모자이크를 들여다보면 알기 쉽다. 이들 모자이크에서는 수학적 규칙을 따르는 패턴이 연속되지만 그 중 똑같은 것은 하나도 없다.

5각형 단결정 구조는 면이나 공간을 채울 수 없는 것으로 받아들여져왔다. 정오각형 타일로 벽을 빈틈없이 채우는 것이 불가능한 것과 같은 이치다. 입체 공간을 정 20면체로 꽉 채우는 것도 역시 불가능하다. 그러나 셰시트먼 교수는 1982년 고차원 투과현미경을 이용, 알루미늄과 망간 합금에서 준결정을 발견하는 데 성공한다. 이 발견은 원래 자연상태에서 불가능한 것으로 받아들여졌고 학계에 큰 논란을 불러왔다. 실험 결과를 논문으로 발표하는 데만 3년이 걸렸고 셰시트먼 교수는 당시 몸담고 있던 연구팀에서 퇴출당하기도 했다.

그러나 이후 연구가 계속되며 준결정은 자연에 존재할 수 있는 물질 상태로 인정받게 된다. 실험실에서 인공적으로 100가지 이상의 준결정상을 합성됐으며, 이탈리아와 미국의 국제연구팀이 러시아에서 채취한 광석 샘플에 자연적으로 형성된 준결정이 포함돼 있음을 밝혀내기도 했다. 최근에는 프라이팬 코팅이나 디젤 엔진 등 강철 강화제 등 다양한 응용 영역에서 연구되고 있다.

김수진 기자 sjkim@