‘다이아몬드’는 영원하다? 꼭 그렇지는 않아 <美연구>

지난 1971년 만들어진 007 제임스본드 시리즈의 7번째 작품 제목은 그 유명한 ‘다이아몬드는 영원히(Diamonds Are Forever)’다. 천연광물 중 가장 단단하면서도 광채도 뛰어난 보석이기에 금강석(金剛石)이라고도 불리는 ‘다이아몬드’는 ‘영원히 변하지 않는 약속’이라는 의미가 담겨있을 정도로 그냥두면 절대 사라지지 않는 물질로 유명하다.

그런데 정말 다이아몬드는 영원한 물질일까? 꼭 그런 것은 아닌 것 같다. 영국 일간지 데일리메일의 23일(현지시간) 보도에 따르면, 미국 텍사스 휴스턴 라이스 대학(Rice University) 연구진은 공기 중에서 수초 내에 사라져버리는 초고경도 다이아몬드(microscopic diamond)를 발견했다.

초고경도 다이아몬드 또는 나노 다이아몬드로 불리는 이 물질은 탄소 분자에 2~20 gpa(기가파스칼)의 압력과 300~2500도의 열을 가해 만들어지는데 주로 산업 현장에 사용되거나 의료분야에서 뼈 성장 촉진 등에 많이 응용된다. 이 초고경도 다이아몬드는 기존 다이아몬드보다 극도로 미세하면서 훨씬 단단한 물질인 것으로 알려져 있다.

연구진은 최근 흑연의 수소 주입 층 부근에 형성된 다이아 결정을 발견했다. 이후 연구진은 전자현미경을 통해 해당 다이아의 위치와 형태를 정확히 파악한 뒤 강력한 전자 빔을 쐈고 이 다이아는 직경 2~10나노미터 크기의 초고경도 다이아몬드로 재탄생됐다.



이는 흑연에 스며든 수소 원자를 자극해 탄소 분자에 결합시키는 방식이었는데 이렇게 탄생된 초고경도 다이아몬드 물질 대부분은 전자 빔이 사라진 뒤 30초 안에 본래 물질인 무연탄으로 되돌아갔다.

라이스 대학 화학과 에드 빌럽 박사는 “이 다이아들은 오랫동안 형태가 유지되지 못하고 본래 결정 상태로 빠르게 복귀했다”고 전하며 다이아가 탄생되고 사라지기까지의 30초에 달하는 과정을 사진으로 남겼다. 이 물질은 기존 다이아몬드 형태와 전혀 다른 연소 방식을 취한 만큼 향후 다이아몬드 물질 연구 진행에 큰 영향을 미칠 것으로 추정된다.

한편 이 연구 결과는 미국 화학협회 저널인 ‘Journal of Physical Chemistry Letters’에 발표됐다.

자료사진=포토리아/Rice University

조우상 기자 wscho@seoul.co.kr