[과기원NOW] 포스텍, 차세대 초고속 반도체입자 변조기 개발 성공 外

초고속 양자터널링 광공진기를 통해 2차원 반도체에 존재하는 입자들의 거동을 초고속으로 전기적 변조하며 실시간으로 관찰하는 과정을 나타낸 그림. 포스텍 제공

■ 포스텍은 박경덕 물리학과·융합대학원 교수팀이 반도체입자를 변조하는 초고속 양자터널링 광공진기를 개발하고 연구결과를 지난달 9일 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 공개했다고 23일 밝혔다. 반도체입자는 2차원(2D) 반도체의 광학적, 전기적 특성을 결정하는 기본 단위다. 그동안 나노공간에서 반도체입자를 극성으로 변환해 산업용으로 적용할 수 있는 차세대 변조기가 구현되지 않았다는 점이 과제였다. 연구팀은 금으로 제작된 나노광학안테나 탐침을 기반으로 초고속 양자터널링 광공진기를 개발해 단일층 이황화몰리브덴에 존재하는 중성 반도체입자와 극성 반도체입자 간에 전기적으로 변환하는 데 성공했다. 연구팀은 나아가 반도체입자 상호변환 과정에서 발생하는 반도체입자의 동역학적 특성과 에너지 변화 등을 실험적으로 검증하기도 했다. 논문의 제1저자인 이형우 포스텍 물리학과 학생은 "새로운 타입의 초소형 광전소자, 양자정보소자 개발에 실마리를 제공할 중요한 원천기술이 될 것"이라고 기대했다.

■ 광주과학기술원(GIST)은 이재영 환경·에너지공학부 교수팀이 철 이온을 활용해 음이온 교환막 수전해에서 기존 수전해 셀보다 단위면적당 9배 높은 성능을 보이는 전극과 첨가제를 개발했다고 23일 밝혔다. 연구결과는 5일 '케미컬 엔지니어링 저널'에 공개됐다. 물을 전기분해해 수소를 얻는 수전해용 촉매로 이리듐과 루테늄이 주로 사용되고 있으나 가격이 높아 상용화에 걸림돌로 작용하고 있다. 연구팀은 전해질인 철이 수전해 반응속도를 향상시키고 촉매 반응이 일어나는 지점의 개수를 유지해 시간당 수소·산소 생성속도를 높인다는 사실을 실험으로 확인했다. 이재영 교수는 "단위 면적당 9배 이상의 고순도 그린수소를 생산할 수 있는 전해질을 설계했다"며 "수전해 기술의 성능과 내구성 문제를 동시에 해결했다는 데 의의가 있다"고 설명했다.

■ 울산과학기술원(UNIST)은 23일 미국 에너지부(DOE) 산하 에너지고등연구계획원(Advanced Research Projects Agency-Energy, ARPA-E) 방문단을 초청해 '해수 자원화 기술'에 대한 토론회를 열었다고 밝혔다. ARPA-E는 첨단 에너지 기술 연구개발(R&D)을 촉진하고 자금을 지원하는 기관이다. 앞서 UNIST 해수자원화기술 연구센터는 세계 최초로 리튬이온배터리의 양극을 해수로 대체한 '해수전지'를 개발했다. 기술을 이전받은 기업들이 센터에 상주하며 상용화를 추진하고 있다. 방문단은 UNIST 해수자원화기술 연구센터를 둘러보고 해수를 활용한 이차전지, 수소 생산, 탄소 저장 등 다양한 분야에서의 협력 방안을 논의했다. 

<참고 자료>
- doi.org/10.1038/s41467-024-52813-5
- doi.org/10.1016/j.cej.2024.156469

[이병구 기자 2bottle9@donga.com]