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호주 국립대학(The Australian National University)의 연구진은 수많은 2차원 재료들을 우주 공간과 유사한 환경에서 테스트한 결과, 이런 재료들이 우주 공간 속에서 잘 작동한다는 것을 발견했다. 이 연구결과는 2차원 재료로 만들어진 위성 전자장치에서부터 태양전지와 배터리를 우주 임무를 위한 발사체에 적용함으로써 비용 절감과 성공적인 임무 수행에 도움을 줄 수 있다는 것을 보여주었다. 우주 환경은 지구와 분명히 다르다. 그래서 이번 연구진은 우주와 유사한 환경에서 다양한 2차원 물질을 노출시켰다. 이 연구는 2차원 재료로 만들어진 장치들이 대부분 잘 작동한다는 것을 발견했다. 전기적 및 광학적 특성도 전혀 차이를 보이지 않았다. 지구의 인공위성 궤도에서는 가열, 냉각, 방사선 노출이 있을 수 있다. 그동안 온도 변화와 관련된 2차원 소재의 견고성을 입증한 많은 연구가 있었지만, 방사선 영향에 대해서는 지금까지 알려지지 않았다. 이번 연구진은 우주 환경을 모델링하기 위해서 여러 가지 시뮬레이션을 수행했다. 강한 감마 방사선에 노출시킬 때, 한 개의 2차원 소재는 오히려 성능이 개선되었다. 이것은 감마선을 조사한 후에 물질이 강해진다는 것을 의미하고 헐크를 떠올리게 한다. 일반적으로 우주에서 볼 수 있는 높은 방사능 수준일 때 재료가 성능 저하할 것으로 알고 있는데, 이번 연구로 재료의 성능이 유사하거나 더 좋아진다는 것을 알게 되었다. 이것은 이런 2차원 재료들이 원자로 근처와 같은 가혹한 환경에서 방사선량을 탐지하는데 적용될 수 있다는 것을 보여준다. 테스트 장치 중에는 매우 얇은 트랜지스터가 있다. 트랜지스터는 모든 전자회로의 중요한 구성요소이다. 이번 연구에서는 차세대 양자 인터넷의 “백본(backbone)'이라고 알려진 양자 광원도 조사되었다. 이런 양자 인터넷은 위성 기반의 장거리 양자 암호 네트워크에 사용될 수 있다. 양자 인터넷은 사이버 공격과 데이터 유출이 증가하는 현재의 문제점을 해결하는데 중요한 역할을 할 것이다. 또한 강철보다 5배 더 강한 그래핀으로 인공위성 구조를 만들면 더 가벼워질 수 있을 것이다. 이 연구결과는 저널 Nature Communications에 'Radiation tolerance of two-dimensional material-based devices for space applications' 라는 제목으로 게재되었다. |
