인하대, ‘원격 탐지’ 센서 초고속 성장 기술 개발

커버이미지(왼쪽)와 유기반도체 원격 센서 성장 메커니즘 및 광도파 특성 모식도 ⓒ 인하대 제공

인하대는 박동혁 화학공학과 교수가 국제 공동연구팀과 원거리에서 작동 가능한 고효율 광센서를 초고속으로 성장시키는 기법을 개발했다고 21일 밝혔다.

박 교수는 이규상 미국 버지니아대 교수, 김도완 박사, 장재원 동국대 시스템반도체과학부 교수와 함께 국제 공동연구팀을 꾸려 이온성 액체를 활용해 유기반도체 기반 마이크로 광도파(optical waveguide)관을 초고속으로 성장하는 기법을 최초로 개발했다.

해당 연구에는 인하대 송진우 석사과정, 김지연 박사과정 학생이 공동저자로 함께 참여했다.

광도파 현상은 유기물로 이뤄진 결정이 균일하게 정렬된 형태로 성장하면 결정에 따라 빛이 퍼져나가는 것을 말한다.

유기반도체는 주로 탄소로 이뤄진 유기물로 구성돼 있고, 다양한 원소를 치환해 전기적, 광학적 특성을 조절할 수 있다.

유연성과 가벼움 그리고 낮은 원가로 디스플레이, 태양전지 등 많은 분야에서 무기물 반도체를 대체할 수 있는 소재로 주목받고 있다.

연구팀은 이온성 액체가 유기반도체를 육각기둥 형태로 성장시키는 동시에 중심부의 취약한 부분을 풍화시켜 속이 빈 마이크로튜브를 형성한다는 사실을 발견했다.

속이 빈 튜브 형태는 속이 꽉 찬 막대 형태보다 광도파 특성이 뛰어나, 광신호를 더욱 효율적으로 멀리 전송할 수 있다.

마이크로 광도파관을 활용하면 직접 에너지를 쬐지 않고도 신호를 검출할 수 있다.

시료에 직접 에너지를 가하지 않고도 신호를 검사해 알아낼 수 있는 것이다. 높은 에너지에 노출되면 구조가 파괴되거나 변형될 수 있는 DNA, 단백질, 세포 등 생체물질이나 민감한 화학물질을 검출하기에 적합할 것으로 기대된다.

박동혁 인하대 화학공학과 교수는 “친환경적인 방식을 통해 생체·화학물질을 다루는 기술이 개발돼 의료, 환경 등 다양한 관련 분야의 발전이 기대된다”고 말했다.