KAIST, 초미세 전사 프린팅 기반 3차원 퀀텀닷 구조 제작 기술 개발

나노입자 적용돼 범용성 높아
고성능 소자 양산 활용도 기대

개발한 3차원 퀀텀닷 패터닝 기술을 활용한 나노구조체 제작 예시 및 광학적 활용. ⓒ한국과학기술원

한국과학기술원(KAIST)은 정연식 신소재공학과 교수, 장민석 전기및전자공학부 교수, 최민재 동국대학교 교수 공동 연구팀이 초미세 전사 프린팅 기반으로 3차원 퀀텀닷 구조 제작 기술을 개발했다고 27일 밝혔다.

연구팀이 개발한 이 기술은 대부분의 나노입자에 적용될 수 있어 범용성이 뛰어나고 우수한 패턴 품질을 제공할 수 있다고 KAIST 측은 설명했다. 또 프린팅 방식으로 대면적화가 가능해 고성능 소자 양산에 활용할 수 있는 장점을 가진다고 덧붙였다.

특히 편광 빛에 대한 선택적 반응을 보이는 구조적 비대칭성을 가진 대면적 카이랄 구조체를 구현해 기존 최고 기록인 19℃ 대비 향상된 약 21℃의 원편광 이색성(Circular dichroism) 성능을 달성했다.

이 기술은 카이랄 특성을 가진 바이오 물질들을 검출할 수 있는 플랫폼으로 활용될 수 있으며, 높은 반응성 덕분에 더 정밀하고 빠른 약물 스크리닝이 가능할 것으로 기대하고 있다.

또 장민석 교수팀이 설계한 그물 형태의 퀀텀닷 나노 패턴을 해당 기술을 활용하여 실험적으로 구현한 결과, 일반 퀀텀닷 필름 대비, 약 7배 이상 높은 발광 효율을 달성해 향후 고성능 퀀텀닷 디스플레이 소자에의 응용 가능성을 보였다.

연구를 주도한 정연식 교수는 “이번 연구는 퀀텀닷뿐만 아니라 다양한 고성능 콜로이드 소재를 3차원 나노 구조화함으로써, 차세대 광학 메타물질 및 고감도 바이오센서 분야 등에서 새로운 장을 열 것으로 기대된다”고 말했다.

이어 “광학 설계 및 분석 연구와 초미세 나노공정 기술이 융합해 이룬 성공 사례의 하나로도 볼 수 있다”고 설명했다.