고체 전지에 레이저를 쏘면, 입자들이 혼란에 빠지는 것이 아니라는 사실이 미국과 영국의 연구팀에게 충격적인 결과로 나타났다.
이 연구팀은 고체 전지 내에서 전기를 움직이는 이온(전하를 지닌 원자)들의 “지속적인 기억”을 발견했다.
이 발견은 다음 세대의 더 안전하고 강력한 전지 후보인 고체 전지에 대한 이해를 향상시킨다.
이 연구에 대한 논문은 Nature에 게재되었다.
연구팀은 레이저가 화력을 통해 고체 전지 전해질을 관통할 때 이온들의 행동을 조사했다.
이전에 연구자들은 이러한 전해질 내 이온들이 혼란스럽게 움직여 최종적으로 전기가 흐를 수 있도록 “뛰어넘는” 것을 관찰했다.
그러나 이번 연구팀은 그 이온들이 일시적으로 방향을 바꾸어 이전에 있던 위치로 돌아간 다음 제자리를 또한 순간에 계속해서 혼란스러운 방식으로 움직인다는 것을 발견했다.
논문의 주저자인 앤드레이 포레타예프는 이를 “불분명한 기억”이라고 부른다.
“오랫동안 연구자들은 대규모 도구를 사용하여 이온 전달을 조사해 왔지만 현재 연구에서 우리가 관찰한 것을 볼 수 없었다”고 포레타예프는 말한다.
이 연구에 참여한 스탠포드 대학과 SLAC 국립 가속기 연구소의 수석 저자인 아론 린덴버그 교수는 고체 전지 내에서 이온들의 움직임을 관찰하기 위해 몇 조각 초에도 몇 트리리온분의 레이저를 사용했다.
전해질에서 반사된 빛이 어떤 움직임을 보이는지에 따라 이온들의 상황을 파악할 수 있었다.
린덴버그 교수는 “이온 이동 과정에서 여러 이상한 일이 벌어지고 있다”며 “전해질을 흔들어 이온을 충격하는 힘을 가할 때, 대부분의 물질과 달리 이온이 즉시 반응하지 않는다”고 말한다.
“이온은 잠시 그 자리에 머물러 있을 수 있으며, 갑자기 점프한 다음에는 다시 오랫동안 그 자리에 머무를 수도 있다. 약간의 시간을 기다려야 할 수도 있고, 갑자기 거대한 변위가 발생할 수도 있다.
“따라서 이 과정에는 무작위성 요소가 포함되어 있어 이러한 실험을 어렵게 만든다.”
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고체 전지에 레이저를 쏘면, 입자들이 혼란에 빠지는 것이 아니라는 사실이 미국과 영국의 연구팀에게 충격적인 결과로 나타났다.
고체 전지 내에서 레이저가 전해질을 관통할 때, 이온(전하를 지닌 원자)들의 행동을 조사한 연구팀은 이온들이 일시적으로 방향을 바꾸어 이전에 있던 위치로 돌아간 다음 제자리를 또한 순간에 계속해서 혼란스러운 방식으로 움직인다는 것을 발견했다.
고체 전지: 전기를 저장하기 위해 고체 전해질을 사용하는 전지 형태. 고체 전지는 더 안전하고 강력한 대체재로 알려져 있다.
이온: 전하를 지니는 원자나 분자.
이 연구에 대한 논문은 Nature에 게재되었다.
이 연구의 결과는 Nature라는 학술지에 발표되었다.
“불분명한 기억”
이온들이 고체 전지 내에서 일시적으로 방향을 바꾸고 이전에 있던 위치로 돌아가는 현상.
스탠포드 대학(SLAC 국립 가속기 연구소): 이 연구에 참여한 스탠포드 대학과 SLAC 국립 가속기 연구소는 고체 전지 내 이온들의 움직임을 관찰하기 위해 초당 수십 트리리온분의 레이저를 사용했다.
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