KAIST, 카본닷 발광 특성 변화 메커니즘 규명

한국과학기술원(KAIST)이 차세대 발광 물질 ‘카본닷’의 발광 특선 변화 메커니즘을 규명했다고 5일 밝혔다.

카본닷은 다양한 발광 준위 에너지를 동시에 가져 다색발광이 가능하고 농도 변화에 따른 발광 특성 변화를 보인다.

카본닷은 다색발광과 농도 변화에 따라 다양한 발광 특성을 보이지만 매우 드물게 만들어진다는 게 약점이다. 또 복수 발광 소스 사이의 복잡한 상호작용으로 인해 카본닷의 다색발광과 농도 변화에 따른 다양한 발광 메커니즘을 규명한 연구가 거의 이뤄지지 않고 있다.

이에 생명화학공학과 김도현 교수 연구팀은 청색 및 적색 이중 발광하는 카본닷을 합성한 후 농도에 따른 발광 특성 변화를 관찰해 소스 간 상호작용에 따른 현상을 분석했다.

그 결과 임계 농도에서 적색 발광에 가장 적합한 입자 간 거리를 형성하고, 이 농도를 전후로 청색 발광이 강해지면서 카본닷의 농도별 이중 발광 특성이 변화하는 현상을 확인했다.

아울러 연구팀은 분광 분석을 통해 이중 발광의 청색 및 적색의 두 발광 소스를 각각 표면 작용기와 코어의 결합구조로 구분해 농도 변화에 따라 각 발광 소스의 이중 발광에 대한 기여도가 변화한다는 구체적인 설명을 제시했다.

특히 고농도 영역에서 두 발광 소스의 상호작용에 대한 메커니즘 제시를 통해 입자 간 거리 변화 때문에 이중 발광 특성이 제어된다는 결과를 얻었다.

제1저자 유효정 박사과정 학생은 "카본닷 입자 간 거리에 따라 발광 소스의 상호작용이 일어나 농도에 따른 발광 특성에 변화가 일어난다는 해석은 기존 연구에서 간과됐던 부분ˮ이라며 "이중 발광 현상에 대한 분석과 함께 이 연구 결과가 카본닷 발광 현상 규명에 있어 새로운 관점을 제시한 것ˮ이라고 설명했다.