KAIST, 나선형 나노구조체 제조 원천기술 개발

[머니투데이 대전=허재구기자]카이스트(KAIST) 나노과학기술대학원 윤동기(36) 교수 연구팀은 자기조립(self-assembly) 현상을 이용, 매우 정밀한 나선형 나노구조체를 개발했다고 20일 밝혔다.

이 연구 논문은 세계적 학술지인 미국립과학원회보(PNAS) 10월 7일자에 게재됐다.

이번 연구의 핵심 기술인 '한정된 공간에서의 자기조립'이란 장난감인 레고블럭 놀이처럼 주위의 환경(온도, 농도, pH 등)에 따라 물리적으로 조립과 분리가 가능한 다양한 연성재료(고분자, 액정, 생체분자 등)를 수십 나노미터의 공간 속에서 복잡한 나노구조체를 제어하는 기술이다.

연구팀은 전기화학적 반응을 통해 만들 수 있는 다공성 양극산화알루미늄막을 이용해 수십 나노미터 수준의 한정된 공간을 만들었다.

이후 수 나노미터 수준에서 휘어져 있는 액정 분자가 형성하는 나선형 나노구조체를 그 공간 속에서 형성시켜 독립적으로 제어된 나선 나노구조체를 구현하는 데 성공했다.

이번 기술 개발로 3차원 구조 중에서도 가장 구현하기 어렵다는 나선형 구조를 넓은 면적에 다양하게 변형해 만들 수 있게 된 것.

액정(액체와 결정의 중간상태)물질로 만든 이 구조는 20~200nm(나노미터) 크기의 제한된 공간에서 균일한 나선 형태를 유지했다.

또 나노구조체의 지름이 커짐에 따라 나선 패턴의 간격도 일정하게 늘어나는 특성을 보였다.

이 기술을 활용하면 전자기장에 민감하게 반응하는 액정 소재의 고유성질과 융합해 고효율의 광전자 소자 개발에 도움이 될 것으로 학계는 기대하고 있다.

나아가 현재 반도체 제조공정에서 사용 중인 2차원 광식각공정에서 벗어나 3차원 패터닝 기술로도 발전시킬 수 있다.

연구팀의 기술을 기반으로 3차원 반도체가 개발되면 지금보다 최소 수백 배 많은 데이터를 저장할 수 있게 된다.

또 공정을 획기적으로 줄여 제조비용도 크게 절감할 수 있을 것으로 전망된다.

윤동기 교수는 "액정물질이 형성하는 나선 나노구조체 제어의 물리·화학적 원리 규명에 세계 최초로 성공했다" 며 "이번 기술로 다양한 유기분자가 이루는 복잡한 나노구조체들을 기판의 표면 개질 및 한정된 공간을 이용해 제어할 수 있어 향후 유기분자 기반 나노구조체 연구에 커다란 기여를 할 것"이라고 전망했다.

머니투데이 대전=허재구기자 .@.

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