[충청뉴스 이성현 기자] 국내 연구진이 빛을 감지하는 능력이 뛰어난 신축성 나노소자를 개발했다.
기초과학연구원(IBS)은 나노입자연구단 손동희 객원연구원과 김대형 부연구단장, 현택환 연구단장 공동연구팀이 다양한 형태로 변형해도 가시광선 영역의 빛을 정밀하게 감지할 수 있는 신축성 나노소자를 개발했다고 8일 밝혔다.
이에 따라 인공망막 구현과 신축성 광전자 소자 개발 등에 응용될 것으로 기대된다.
구 형태인 사람의 눈은 곡률변화에도 다양한 파장대의 빛을 어떠한 시력 저하 없이 정밀하게 감지할 수 있지만 전자소자는 형태가 변화하면 빛 감지 능력이 떨어진다.
연구진은 인체 눈의 기능성을 모사하기 위해, 양자점, 유기 반도체성 고분자, 고무처럼 탄성력이 있는 탄성중합체를 최적의 비율로 합성해 고신축성 반도체 양자점 나노복합소재를 개발했다.
이러한 소재 기반으로 제작된 능동 매트릭스형 다층구조 포토트랜지스터 어레이(배열구조)에 머신러닝기법을 적용해 형태가 변해도 다양한 빛을 정확하게 감지 할 수 있도록 했다.
특히 소재가 늘어나면 양자점의 간격이 벌어지며 전기적 성능이 떨어지지만 유기 반도체 소재가 이 간극을 메꿔 소재가 늘어나도 빛을 전기로 안정적으로 변환할 수 있게 했다는 게 연구팀 설명이다.
나아가 머신러닝기법을 적용해 신축성 전자소자가 가지는 물성적 한계를 보완하며 광전기적 성능 안정성을 높였다.
이번에 개발한 포토트랜지스터 어레이를 구성하는 모든 소재는 반도체 공정과 호환이 가능하고, 소자 집적도를 크게 높일 수 있어 의미가 크다.
기존 신축성 소재는 반도체 공정에서 변형이 일어나거나 녹아서 원하는 모양과 크기의 소자 제작이 어려웠다. 이번에 개발한 신축성 소재는 반도체 공정에 사용이 가능해 집적도를 기존보다 훨씬 높이며, 더 작은 크기의 소자를 만들 수 있어 고해상도 구현이 가능하다.
현택환 단장은 “개발된 나노합성물 제작 방법은 광학 소재뿐만 여러 종류의 나노소재들과 고분자, 탄성중합체를 조합할 수 있어 고기능성 신축성 나노소재 제작에 다양하게 응용될 수 있다”고 설명했다.
