물방울과 만나는 표면이 젖음주름 현상에 의해 융기한다.
현미경 사진을 확대하면(오른쪽) 비대칭 삼각형이 선명하게 나타난다. - 포스텍 신소재공학과 제공
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손 등에 에센스를 떨어뜨렸을 때 생기는 비밀 하나.
에센스 방울의 표면장력 때문에 손등 피부가 방울 표면을 따라 미세하게 당겨져 올라온다는 사실!
제정호 포스텍 신소재공학과 교수팀은 물방울 때문에 무른 고체표면 위에 생기는 미세한 ‘젖음주름’의 원리를 규명하고 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 10일자에 발표했다.
물방울은 표면장력 때문에 고체 표면 위에서도 동그란 모양을 유지할 수 있다.
그리고 이 힘 때문에 물방울 표면을 따라 고체 표면이 솟아오른다는 사실은 알려져 있었지만 이전까지는 직접 관찰한 적이 없어 정확한 형태는 물론 형성원리 역시 수수께끼였다.
연구팀은 기존 공초점현미경으로는 정확히 볼 수 없던 젖음주름 현상을 투과X선현미경으로 선명하게 촬영하는 데 성공했다.
관찰 결과, 젖음주름의 형태는 꼭지점이 갈고리처럼 휘어진 비대칭 삼각형이며, 고체가 무를수록 젖음주름이 높게 생성되고 표면장력의 수직방향 힘과 그 크기가 비례한다는 것이 확인됐다.
젖음주름은 나노미터 수준으로 작고 다양한 모양으로 제어할 수 있기 때문에 이번 결과는 특수 목적의 나노구조물 제작에 응용될 수 있으며, 반도체 부품 항공기 부품의 표면처리에도 응용이 가능할 것으로 전문가들은 내다보고 있다.
제 교수는 “생체조직 대부분이 무른 고체이므로 세포와 액체 간의 상호작용을 이해하는 데에도 이번 연구결과를 적용할 수 있을 것”이라 설명했다.
과학동아
이우상 기자 idol@donga.com |
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