KAIST, 나선형 나노구조체 제어 기술 개발

【대전=뉴시스】이시우 기자 = KAIST(총장 강성모)는 나노과학기술대학원 윤동기(36) 교수 연구팀이 현상자기조립(self-assembly) 현상을 이용해 정밀한 나선형 나노구조체를 제어하는 기술을 개발했다고 20일 밝혔다.

 현상자기조립이란 단백질 등 생체고분자가 적당한 환경조건에서 스스로 모여 생리적으로 의미가 있는 고차 구조를 형성하는 것을 말한다.

 연구팀은 이를 이용해 블럭 놀이처럼 주위의 온도나 농도 같은 환경에 따라 물리적으로 조립과 분리가 가능한 고분자와 같은 다양한 연성재료를 수십 나노미터의 공간 속에서 제어하는데 성공했다.

 연구팀은 전기화학적 반응을 통해 다공성 양극산화알루미늄막으로 된 20~200㎚(나노미터) 크기의 한정된 공간을 만들었다.

 이후 수 나노미터 수준에서 휘어져 있는 액정 분자가 형성하는 나선형 나노구조체를 공간 속에서 형성시켜 독립적으로 제어된 나선 나노구조체를 구현했다.

 이렇게 만들어진 이 구조는 제한된 공간에서 균일한 나선 형태를 유지했고 나노구조체의 지름이 커짐에 따라 나선 패턴의 간격도 일정하게 늘어나는 특성을 보였다.

 이 기술을 활용하면 전자기장에 민감하게 반응하는 액정 소재의 고유성질과 융합해 고효율의 광전자 소자 개발에 도움이 될 것으로 연구팀은 기대하고 있다.

 특히 이를 기반으로 3차원 반도체가 개발되면 지금보다 최소 수백배 많은 데이터를 저장할 수도 있고 공정도 줄일 수 잇어 제조비용 절감효과도 얻을 수 있을 것으로 전망된다.

 KAIST 윤동기 교수는 "액정물질이 형성하는 나선 나노구조체 제어의 물리·화학적 원리 규명에 세계최초로 성공했다"며 "이번 기술로 다양한 유기분자가 이루는 복잡한 나노구조체들을 기판의 표면 개질 및 한정된 공간을 이용해 제어할 수 있어 향후 유기분자 기반 나노구조체 연구에 커다란 기여를 할 것"이라고 말했다.

 한편, 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 일반연구자지원사업(우수신진), 나노소재원천기술개발사업, BK21 플러스사업의 지원을 받아 KAIST 나노과학기술대학원 윤동기 교수팀(제1저자: 김한임 박사과정, 이선희 박사과정)이 주도하고 포항가속기연구소 신태주박사, 미국 메릴랜드주립대학 이상복 교수와 콜로라도주립대학 노엘 클락(Noel Clark) 교수가 참여해 수행됐다. 연구결과는 지난 7일자 미국립과학원회보(PNAS)에 게재됐다.

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