최석원 경희대 교수 연구팀, 차세대 광전소자 신소재 개발

최석원 경희대 정보전자신소재공학과 교수 연구팀이 김동하 이화여대 교수 및 일본 이화학연구소(RIKEN) 아라오카 후미토 박사와의 공동연구를 통해 페로브스카이트·액정 나노 복합 신소재를 개발했다. 이번 신소재는 원편광 디스플레이, 레이저, 센서, 광통신, 보안 및 양자 컴퓨팅과 같은 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대된다.

페로브스카이트는 뛰어난 전자 및 광학적 특성을 보유한다. 태양전지와 발광다이오드 등의 첨단 산업에서 널리 활용되고 있다. 이러한 특성을 활용하려면 페로브스카이트의 분자 비대칭성을 유지해야 한다. 분자 비대칭성을 유지하기 위해선 페로브스카이트 외부에 화학적 성분을 추가하거나, 분자 내부에 비대칭적 물질을 도입하는 등 복잡한 화학적 설계 및 합성이 필요하다.

연구팀은 액정에 나노 크기의 나선구조 골격을 만들어 2차원 페로브스카이트를 성장시킴으로써 페로브스카이트의 분자 비대칭성 없이도 원편광 발광과 원이색성 흡수 등 특유의 전자 및 광학적 특성이 나타나도록 했다. 또한 페로브스카이트의 수분에 대한 취약성을 극복하기 위해 소수성인 액정재료와 복합화해 효과적으로 대응했다.

최석원 교수는 "전혀 다른 성질과 형태의 재료를 결합해 기존 재료에서는 발현될 수 없었던 특성이 발현됐다"며 "개발한 신소재가 향후 양자 컴퓨팅과 같은 차세대 광전소자 분야의 첨단소재로 활용되길 기대한다"고 밝혔다.

경희대 정보전자신소재공학과 BK21 Four 프런티어소재융합전공 최용준 학생(석사과정)과 이재진 학생(박사과정)이 공동 제1저자로 주도한 이번 연구 성과는 미국 화학회가 발행하는 나노 분야 세계적 학술지인 'ACS Nano'에 온라인 게재됐다.

최태원 기자 skking@asiae.co.kr