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‘신 맛’ 넣어 차세대 발광소자 성능↑

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‘신 맛’ 넣어 차세대 발광소자 성능↑

2015.09.22 18:00
연구팀이 표면을 개질한 탄소 양자점으로 여러 빛깔을 내도록 했다. - 포스텍 제공
연구팀이 표면을 개질한 탄소 양자점으로 여러 빛깔을 내도록 했다. - 포스텍 제공

국내 연구팀이 신 맛을 내는 과일에 들어있는 시트르산을 이용해 차세대 발광소자로 주목받고 있는 탄소 양자점의 성능을 끌어올리는 데 성공했다.


이시우 포스텍 화학공학과 교수팀과 정문석 성균관대 교수팀은 공동으로 탄소 양자점의 표면을 개선해 색의 순도를 기존 OLED(유기발광체)와 비슷한 수준으로 끌어올리는 데 성공했다고 22일 밝혔다.


양자점은 화학 공정으로 만드는 나노미터 크기의 반도체 결정체로, 초미세 반도체나 질병진단 시약, 스플레이 등에 쓰인다. 이 중 탄화수소화합물로 만드는 ‘탄소 양자점’은 중금속으로 만드는 기존 양자점보다 독성이 적고 공정이 간단하면서도 비용이 저렴해 광발광 현상을 이용한 바이오 이미징과 발광소자 관련 연구가 활발하다.


연구팀은 신 맛을 내는 과일에 많은 시트르산을 이용해 탄소 양자점을 합성한 뒤, 아닐린(aniline)으로 표면에 변화를 주는 방식으로 색 순도를 대폭 끌어올렸다. 또한 레이저 분광 실험을 통해 표면 개질(변화)이 탄소 양자점의 전자 구조에 미치는 영향을  규명했다.


그 결과, 기존의 탄소 양자점에서 나오는 광폭이 약 100㎚(나노미터․10억 분의 1m) 정도인 것에 비해, 새롭게 표면 개질한 탄소 양자점의 광폭은 10배나 줄어든 10㎚로 나타났다. 이는 표면 개질된 탄소 양자점이 기존 OLED와 대등하거나, 더 우수한 색 순도를 유지한다는 것을 의미한다.


또 연구팀은 이번에 개발한 탄소 양자점을 이용해 초록색, 노란색, 주황색, 빨강색을 나타내는 필름 형태의 유기발광소자를 시연하는 데도 성공했다.


이 교수는 “표면 개질된 탄소 양자점은 다양한 형태의 발광 소자를 만드는 밑거름이 될 것”이라며 “특히 에너지 효율이 높은 조명기기의 산업화 과정에 응용할 수 있다”고 말했다.

 

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