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다이아몬드 표면이 미끄러운 이유


다이아몬드 표면이 유리처럼 미끄러운 이유가 처음으로 규명됐다.

미국 펜실베이니아대 로버트 카픽 교수팀은 전자현미경을 사용해 다이아몬드 표면의 탄소 분자들이 공기 중의 물 분자를 흡착해 윤활유 역할을 한다고 물리 분야의 권위지 ‘피지컬 리뷰 레터스’ 6월호에 발표했다.

그동안 과학자들은 다이아몬드의 표면이 매끄러운 이유가 원석을 가공하는 과정에서 표면 구조가 흑연으로 변형됐기 때문이라고 추정해왔다. 탄소 분자 6개로 이뤄진 흑연은 힘을 가하면 육각형 판 형태로 떨어져 나가 미끄러운 표면을 형성할 수 있다는 것이다.

다이아몬드 표면의 탄소 분자들이 공기 중의 물 분자를 흡착해 윤활유 역할하면서 마찰을 크게 줄일 수 있다.

연구팀은 다이아몬드 표면에 마찰을 가하자 탄소가 떨어져 나간 부분과 대기 중의 수분이 결합하는 현상을 발견했다. 또 표면에 마찰을 가해도 흑연이 생기지 않는다는 결과도 관찰했다. 이는 대기 중의 물 분자가 떨어져 나간 탄소의 빈자리를 채우면서 표면이 미끄러워졌다는 것을 뜻한다.

카픽 교수는 “마찰로 닳은 표면에서 물 분자와 표면의 탄소가 결합한 뒤 남은 소량의 산소가 발견됐다”며 “다이아몬드 표면을 둘러싼 오랜 논란의 종지부를 찍게 됐다”고 설명했다.


| 글 | 서금영 동아사이언스 기자ㆍsymbious@donga.com |



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