KAIST·동국대 연구팀, 3차원 퀀텀닷 구조 제작 기술 개발

일반 퀀텀닷 필름 대비 7배 이상 높은 발광 효율

3차원 퀀텀닷 패터닝 기술. (KAIST 제공)/뉴스1

(대전=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 기존 기술로는 구현이 어려웠던 3차원 퀀텀닷 나노구조체를 정교하게 쌓아 올리는 적층 방식으로 구현하는 데 성공했다.

이를 통해 일반 퀀텀닷 필름 대비 7배 이상 높은 발광 효율을 기록했다.

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

이 기술은 대부분의 나노입자에 적용될 수 있어 범용성이 뛰어나고 우수한 패턴 품질을 제공할 수 있다.

또 프린팅 방식으로 대면적화가 가능해 고성능 소자 양산에 활용할 수 있는 장점을 가진다.

특히 편광 빛에 대한 선택적 반응을 보이는 구조적 비대칭성을 가진 대면적 카이랄 구조체를 구현해 기존 최고 기록인 19도 대비 향상된 약 21도의 세계 최고 수준 원편광 이색성 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 기대된다.

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

왼쪽부터 KAIST 정연식 교수, 신홍주 박사, 김건영 박사. (KAIST 제공)/뉴스1

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"며 "광학 설계 및 분석 연구와 초미세 나노공정 기술이 융합해 이룬 성공 사례의 하나로도 볼 수 있다”고 말했다.

KAIST 신소재공학과 김건영 박사와 전기및전자공학부 김신호 박사가 공동 제1 저자로 연구를 주도한 이번 연구 결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션스'에 지난달 14일 게재됐다.

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