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| KBSI, 나노소자 성능의 획기적 향상기반 마련 |
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| 반도체 양자 나노막대들 사이의 에너지 전달현상을 영상으로 구현 성공 |
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한국에너지절약신문 
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| ▲ 황화카드뮴(CdS) 반도체 나노막대 자기조립체의 전자현미경 사진. (사진제공=기초과학지원연구원) © 한국에너지절약신문 | | 반도체 양자 나노막대(nanorod) 자기조립체(self-assembly) 내 에너지 이동이 나노막대의 쌓임 방법에 따라 서로 상이해지는 양자현상을 손쉽게 영상으로 구현하는 방법이 개발되었다. 이에 따라 양자입자를 이용하는 디스플레이나 태양전지 소자의 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 기반을 마련하게 됐다.
한국기초과학지원연구원(원장 : 정광화, 이하 ‘KBSI’) 대구센터 채원식 박사팀은 4월 8일 “‘시분해형광공초점현미경’(Time-Resolved Fluorescence Confocal Microscopy)을 이용한 영상분석기술을 활용하여 반도체 양자 나노막대 사이의 에너지 전달 속도가 나노막대들의 쌓임 구조에 따라 서로 상이하게 나타는 현상을 손쉽게 영상으로 구현하는데 성공했다”고 밝혔다.
이번 연구 성과는 소재화학 분야 세계유수 학술지인 ‘케미스트리 오브 머티리얼스(Chemistry of Materials)지 4월 2일자 온라인판(논문명 : Controlled Vortex Formation and Facilitated Energy Transfer within Aggregates of Colloidal CdS Nanorods, IF=8.535)에 게재됐다.
이번 연구 성과는 KBSI, KAIST, KIST의 공동연구 결과로 이루어졌으며, KBSI는 그 동안 혼합된 신호로 이루어져 각각의 공간상에서 일어나는 현상에 대해 관찰이 불가능하였던 양자 현상을 첨단 시공간 분할 형광현미경인 ‘시분해형광공초점현미경’을 활용하여 쉽게 영상으로 구현함으로써, 나노막대 자기조립체의 국부적 쌓임 구조에서 발현되는 다양한 양자물성 변화 관찰을 가능하게 했다.
나노입자들 사이에서 발생하는 에너지 상호작용에 대한 양자 물성은 피코(일조분의일)-나노(십억분의일)초의 극초단 시간 영역에서 주로 나타난다. 나노입자들이 쌓여져 형성되는 자기조립체의 경우 위치에 따라 쌓임 구조가 서로 상이해 질 수 있는데, 이 때 변화하는 공간상에서의 극초단 양자 물성 변화 관찰을 ‘시분해형광공초점현미경’을 이용한 시간-공간 분할 영상분석기술을 활용하여 가능케 했다.
현재 반도체 나노입자들은 고휘도 디스플레이 및 태양전지 등 산업에서 핵심소재로 활용되고 있는데, 양자 나노입자들 사이의 에너지 상호작용을 영상으로 직접 관찰할 수 있는 분석기술을 개발하여, 보다 우수한 성능의 소자를 개발 할 수 있는 토대를 마련하게 됐다.
특히 이번 연구에 사용된 ‘시분해형광공초점현미경’은 반도체 및 세라믹 등의 신소재분야 뿐만 아니라 형광 현상을 기반으로 하는 환경소재, 나노-바이오 융합소재 및 의료, 진단 분야에 이르기 까지 폭넓은 분야에서 활용될 수 있을 것으로 전망된다.
KBSI 채원식 박사는 이번 연구 성과를 통해 “반도체 나노입자들 간의 에너지 상호작용을 직접 영상으로 분석할 수 있게 되어 향후 디스플레이 및 태양전지 등의 소자를 설계할 때 성능 향상에 필수적인 핵심 양자 물성 정보를 신속히 제공할 수 있을 것”이라고 전망했다.
또한 공동연구자로 참여한 KAIST 김휘동 연구원, KIST 배완기 박사는 “대학 연구실에서 개발한 나노막대 자기조립체의 구조변화에 따른 국부적 에너지 변화를 규명할 방법이 없었는데, KBSI의 첨단 현미경장비를 이용하여 밝혀낼 수 있었다“며 첨단 연구를 수행하는 데에 첨단 연구장비 및 분석기술 확보가 중요함을 강조하였다.
/ 한국에너지절약신문 인터넷부 엄재성 기자 news@energysavingnews.kr/
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| 기사입력: 2015/04/09 [17:40] 최종편집: ⓒ 한국에너지절약신문 |
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