반데르발스 힘을 이용한 광소재 개발

안녕하세요?

이전의 포스팅에서 제가 반데르발스 힘에 관해서 포스팅을 한적이 있었습니다. 이번 포스팅에 본격적으로 들어가가 전에 이 반데르 발스 힘에 대한 포스팅을 먼저 읽어봐 주셨으면 합니다.

링크: 반데르발스 힘

왜 예전에 포스팅했는 이 반데르발스 힘을 다시 꺼냈느냐 하면, 바로 기존에는 그렇게 많이 생각이 되지 않았는 이 반데르발스 힘을 가지고서 '광소재'를 개발 했다는 소식을 들었기 때문입니다. 그래서 이번 포스팅에서는 이런 반데르발스 힘을 가지고서 광소재 개발에 대해서 다루고자 합니다.

먼저 이를 위해서 언급해야 하는 것이 하나 있는데, 바로 '양자점(Quantum dot)'이라고 하는 반도체 나노 입자 입니다. 이 양자점은 에너지를 흡수하여 빛을 내는 차세대 발광소재의 핵심기술인데, 문제점이 하나 있었다고 합니다. 바로 응집되면 그 특성을 잃어 버리기 때문에 발광세기가 급격하게 감소 한다고 합니다.

그래서 이런 양자점이 응집하지 않도록 조치를 취해야 하는데, 기존의 기술은 양자점 표면에 결합한 유기물을 이용해서 소수성 리간드를 만들어서 실리카 입자를 코팅한다고 해야 할까요? 이런 단계를 거쳐야 했는데, 그만큼 양자점이 원래의 성질을 잃지 않고, 거기다가 그 공정과정이 복잡하기까지 했다고 합니다.

이러한 와중에 한국과학기술 연구원 미래융합기술 연구본부의 우경자 박사가 기존의 방식을 뒤집고, 중간에 있는 유기물을 코팅하지 않고, 반데르발스 힘을 이용해서 실리카 입자를 이렇게 미세한 크기(10nm)의 양자점에 코팅 하였다고 합니다. 이런 처리 방식을 거쳐서 양자점은 5일이 지나도록 빛의 세기가 줄어들지 않았다고 합니다.

연구 성과는 기존의 양자점에 비해서 690% 까지 증대된 발광세기를 나타냈고, 더 간단한 공정을 거쳐서 만든 양자점이 6W의 UV하에서 기존 양자점은 2일이 지나면 침전과 응집이 일어나서 빛을 내지 못하게 되는데, 한국과학기술연구원에서 만든 양자점은 5일 이상 초기 광특성을 유지 했다고 ㅎ바니다.

개발이 된 소재는 LED, 디스플레이, 센서 등에 적용이 유망하며, 여기서 나온 기술이 앞으로 다른 나노 입자의 이런 코팅과 같은 하이브리드 공정이라는 것이 있는데, 이런 하이브리드 공정에 적용이 될 것으로 기대가 된다고 합니다. 다만 기사에서는 단순히 '반데르발스 힘'을 이용한 것으로 나와 있지만, 실제로는 정밀한 조정이 이루어 졌으며, 수 많은 시행착오가 있었을 것으로 보입니다.