한국연구재단은 23일 이도창 한국과학기술원(KAIST) 교수 연구팀이 배완기 한국과학기술연구원(KIST) 박사와 함께 반도체 양자 나노막대(양자 막대) 성장원리를 확인했다고 밝혔다.

양자 막대는 직경 방향으로 나노미터급, 긴 지름(장축) 방향으로 수십 나노미터급 크기를 갖는 반도체 나노막대 입자다.

디스플레이 편광소재로 주목받는다.

양자 막대 성장원리는 그간 잘 알려지지 않아 막대형 나노소재 발전에 한계가 있었다.

연구팀은 나노막대 표면에 형성된 유기 리간드층에서의 단위체(모노머) 투과도 차이가 각 면 성장 속도에 직접적인 영향을 준다는 사실을 규명했다.

▲ KAIST 이도창 교수(왼쪽부터)와 김다흰 연구원, KIST 배완기 박사

유기 리간드는 나노입자 표면을 안정화하고자 투입하는 계면활성제 분자다.

계면활성제 머리가 입자 표면과 결합하면서 리간드층을 만든다.

'코어/셸(core/shell) 양자 막대'에서 양쪽 방향 성장 속도를 제어하는 과정을 통해 중심부 위치가 양자 막대 대표적인 특성인 편광도를 결정한다는 사실도 밝혔다.

코어/셸 양자 막대는 동그란 모양의 입자를 중심으로 하고, 그 위에 막대형 껍질을 둘러싸게 한 구조다.

연구팀은 대표적인 반도체 물질인 황화카드뮴(CdS) 나노막대 성장을 추적했다.

관찰 결과 높은 리간드 밀도를 갖는 두꺼운 막대 끝 표면에는 단위체 접근이 어려워 성장 속도가 줄었다.

반면 얇은 쪽은 유기 리간드 밀도가 낮아 길이에 무관하게 항상 빠르게 성장한다는 것을 확인했다.

이도창 교수는 "성장원리를 알 수 없어 어려웠던 양자 막대 구조 미세 설계와 특성 강화 연구에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다"며 "양자 막대 성장제어 기술을 광학 편광소재 디스플레이 제작에 적용하는 후속 연구를 진행할 것"이라고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 나노소재기술개발사업과 기초연구지원사업(개인연구) 등 지원으로 수행했다.

성과를 담은 논문은 국제학술지 'ACS 나노'(ACS Nano) 지난달 13일 자에 실렸다.

윤승훈 기자  press@jeonpa.co.kr

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