웨어러블 스마트기기 등 고성능 플렉서블 소자 대량생산에도 기여

포스텍 신소재공학과 이종람 교수(사진)와 박사과정 박재용 씨 연구팀이 전기회로들로 구성된 플라스틱 기판에서 나노막대를 기존보다 수백 배 빠르게 제작할 수 있는 기술을 개발했다.

나노막대는 빛이 퍼지는 정도를 조절할 수 있어 고효율 광소자 제작을 위한 핵심 기술이다. 지금까지 사용된 공정은 플라스틱 기판을 100도 이상으로 유지해야 했고, 1마이크로미터(㎛) 길이의 나노막대를 고온의 기판에서 제작하는데 1시간 이상 소요되는 등 상용화하는 데에 난관이 많았다.

연구팀은 플라스틱 기판에 은(Ag) 나노박막을 형성하고 기체 상태인 염소 플라스마에 노출시키면 단결정* 염화은(AgCl) 나노막대가 만들어지는 현상을 발견했다. 이를 응용해 염화은 나노막대를 1분 이내 짧은 공정 시간으로 제작할 수 있는 기술 개발에 성공했다.

▲ 단결정 염화은 나노막대 제작과정 모식도

포항가속기연구소에서 분석과 검증을 마친 이번 연구는 나노막대의 직경 크기를 조절, 빛의 산란도를 0%에서 100%까지 자유자재로 바꿀 수 있어 LED, 태양전지와 같은 광소자 제작에 응용할 수 있다. 특히 플라스틱 기판을 상온에서 제조할 수 있고 1분 이하의 공정 시간으로 나노막대 길이를 수 마이크로미터(㎛) 길이로 제작할 수 있어 기술 상용화를 앞당길 것으로 기대된다.

연구를 주도한 이종람 교수는 "이번에 개발된 플라스틱 기판에 단결정 나노막대 기술은 롤투롤 (roll-to-roll) 공정*에 적용 가능하다 면에서 의미가 있다"며 "향후 웨어러블 스마트 기기나 스마트 의료기술 등 고성능 플렉시블(flexible) 소자 대량 생산에 기여할 것"이라고 밝혔다.

한편 이번 연구 성과는 네이처가 출판하는 '네이처 커뮤니케이션즈'(Nature Communications)지 6월호에 발표됐다.

[용어설명]

* 단결정(single crystal)
결정 전체가 일정한 결정축을 따라 규칙적으로 생성된 고체이다. 압전기(壓電氣)·복굴절 등 비등방성을 나타낸다

* 롤투롤 공정(Roll-to-roll processing)
여러 개의 휘어질 수 있는 플라스틱이나 금속박에서 전자기기를 만드는 공정법이다. 주로 고분자 필름을 사용하며 최근 인쇄전자, 디스플레이, 태양전지, e-Book 등의 분야에서 크게 주목받고 있다.

-출처: POSCO 뉴스룸