꿈의 신소재라 불리는 그래핀(Graphene)을 활용한 차세대 발광소재를 국내 연구진이 개발했다.
한국과학기술연구원(KIST)은 계면제어연구센터 최운국 박사팀이 산화아연(ZnO) 반도체와 그래핀이 결합된 양자점(quantum dot) 소재로 새로운 백색광 발광다이오드(LED)를 개발했다고 29일 밝혔다.
최 박사팀은 산화아연에 그래핀을 결합시키면 방출되는 빛의 파장이 길어진다는 사실을 밝혀냈다.
2차원 평면 형태의 그래핀은 에너지 띠 간격을 가지고 있지 못해 금속과 같은 성질을 보이지만 연구팀에서 개발한 소재의 경우 단일층 그래핀이 휘어진 껍질 형태로 핵을 둘러싸고 있어서 응력(strain)을 받게 되고 그 결과 그래핀이 에너지 띠 간격을 갖게 되는 반도체 특성을 띠게 된다.
특히 산화아연-그래핀 양자점 발광소재는 인체에 무해한 재료로 화합물 반도체에 함유된 카드뮴으로 인해 인체에 치명적인 영향을 줄 수도 있는 양자점 발광소재를 대체할 수 있는 친환경 재료라는 점에서 큰 의미를 지닌다.
최 박사는 "이번에 개발된 나노 복합소재는 수분에 민감한 유기발광다이오드(OLED)의 발광층을 대체할 수 있는 차세대 발광소재로 사용이 가능하다"면서 "초고속 자외선 광 검출기, 질병 진단용 바이오 센서, 고용량 Li 이온 2차전지 등에도 쓰일 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.
연구팀은 또 산(acid)에 녹이면 산화 아연만 용해되어 순수 그래핀만 남게 돼 나노 크기를 가지는 그래핀을 대량으로 제작할 수 있는 방법도 개발, 양자점의 응용과 관련한 3개의 원천 특허를 출원했다.
이 같은 연구성과는 이 분야의 세계적 학술지인 네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology) 온라인 판(5월 28일자)에 게재됐다.
홍석근 기자
■그래핀=탄소원자가 육각형으로 결합해 벌집 형태를 이루는 화합물로 기초 전자소재를 대체할 차세대 신소재.
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