미래창조과학부는 한국과학기술원 정연식 교수와 정재원 연구원이 ‘10나노(nm)급 나노구조체’를 인쇄해 원하는 물질에 전사하는 기술을 세계 최초로 개발했다고 11일 밝혔다.
10나노급 구조체는 사람 머리카락 굵기의 1만 분의 1에 해당하는 크기로, 양자효과를 활용할 수 있어 기존 소자의 성능을 크게 뛰어넘는 새로운 나노소자를 구현할 수 있다는 것이 특징이다.
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| <사진설명: 전사 방식의 새로운 초미세 인쇄 기술의 과정과 이 기술을 이용한 미래 응용 분야에 대한 도식도> |
이번에 개발된 기술은 학계에서 그동안 물리적으로 한계로 불가능했던 분야로 평가 받는다. 나노 인쇄ㆍ전사 기술은 통상적으로 인쇄기판의 역할을 하는 탄성 몰드에서 나노구조체를 찍어내고, 찍어낸 나노구조체를 실리콘 기판이나 유연소재 등 원하는 물질에 옮기는 과정으로 진행된다. 하지만 나노구조체와 탄성 몰드 간 접착렵 문제로 수백 나노미터 정도가 한계였다.
연구진은 표면에너지가 높은 고분자를 탄성 몰드로 사용할 경우 미세 인쇄가 가능하다는 것을 발견했다. 이를 활용해 10나노미터 이하의 초미세 나노구조체를 인쇄하는데 성공했다. 또 표면 접착력을 선택적으로 약화시켜 전사하는 원리를 고안해 거의 모든 물질 표면에 나노구조체를 전사할 수 있는 기술을 구현해냈다.
이번 기술 개발로 실리콘 웨어퍼 기판 뿐만 아니라, 사람의 피부 표면에 전사시키는 것도 가능해 졌다. 또 폭발성 가스에 빠르게 감지하는 고성능 가스 센서 개발은 물론, 과일 표면에 존재하는 극미량의 잔류 농약을 검출하는 센서의 개발도 이뤄졌다. 향후 추가 연구를 통해 검출 시간을 더 줄이는 고유 기술을 실요화 할 예정이다.
정연식 교수는 “이번 기술은 10년 뒤 전세계적으로 약 100조원의 시장규모로 성장할 것으로 예측되는 인쇄ㆍ유기ㆍ유연 전자기기 제조의 원천기술”이라고 설명하며 “향후 유연 전자소자, 저전력, 고성능 디스플레이, 극미량 물질 탐지 등 다양한 분야 제조에 광범위하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다.
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