늘리고 구부려도 빛 감지 능력 뛰어난 신축성 소자 개발
IBS 인공망막·광각 카메라 소재 응용 가능 기초과학연구원 제공 국내 연구진이 다양한 형태로 변형해도 가시광선 영역의 빛을 정밀하게 감지하는 신축성 나노소자를 개발했다. 이 기술을 좀더 발전시키면 광각 카메라나 인공망막에 들어가는 센서로 사용되거나 반도체 공정의 집적률이 높이는 데도 도움이 될 것으로 보인다. 기초과학연구원 IBS 나노입자연구단 현택환 단장 서울대 석좌교수 과 김대형 부연구단장 서울대 교수 손동희 성균관대 교수 연구팀은 7일 인공망막과 카메라 등 등에서 사물을 포착하는데 사용되는 신축성 나노소자를 개발했다고 밝혔다. 기존 인공 망막에 사용되던 전자소자는 형태가 늘리거나 구부리는 등 형태가 바뀌면 빛 감지 능력이 급격히 떨어진다는 단점이 있다. 연구진은 둥근 공 형태이면서 다양한 파장대의 빛을 정밀하게 감지하는 사람 눈 기능을 구현하기 위해 양자점 유기 반도체성 고분자 탄성 중합체를 합성했다. 연구진은 이렇게 조합해 만든 소재를 기반으로 능동 매트릭스형 다층구조 포토트랜지스터어레이를 제작했다. 포토트랜지스터는 빛 에너지를 전기에너지로 변환하는 광센서다. 나노소자는 형태가 변해도 정확하게 빛을 감지할 수 있게 됐다. 연구진은 나노복합소재에서 나타난 탄성중합체 내의 양자점과 유기 반도체 소재 간의 상분리 현상에 주목했다. 소재가 늘어나면 양자점의 간격이 벌어지며 전기적 선능이 떨어지는데 연구팀은 유기 반도체 소재로 이 간극을 메꿔 소재가 늘어나도 빛이 전기로 안정적으로 바뀌는 방법을 알아냈다. 또 기계학습 기법을 적용해 신축성 전자소자가 가지는 물리적 성질의 한계를 보완하며 광전기적 성능 안전성을 높였다. 기존 고무소재의 신축성 전기소자는 늘리거나 형태를 변형했을 때 처음처럼 완벽하게 복원이 불가능해 성능이 점차적으로 저하되는 한계가 있었다. 연구진은 서로 다른 빛 감응성을 지닌 포토트랜지스터 어레이를 다층구조로 쌓은 다음 힘을 가해 변형시키면서 다양한 파장대 빛을 감지하게 했다. 이때 발생한 전기적 성능 저하를 머신러닝기법으로 정확도를 높였다. 현 단장은 “개발된 나노합성물 제작 방법은 광학 소재뿐만 여러 종류의 나노소재들과 고분자 탄성중합체를 조합할 수 있어 고기능성 신축성 나노소재 제작에 다양하게 응용될 수 있다”고 말했다. 이번 연구는 국제학술지 ‘네이처 나노테크놀로지’에 7월 게재됐다.
기초과학연구원 IBS 나노입자연구단 현택환 단장 서울대 석좌교수 과 김대형 부연구단장 서울대 교수 손동희 성균관대 교수 연구팀은 7일 인공망막과 카메라 등 등에서 사물을 포착하는데 사용되는, 형태가 변해도 가시광선 영역의 빛을 정밀하게 감지하여 광각 카메라나 인공망막에 들어가는 센서로 사용하거나 반도체 공정의 집적률을 높이는 데 도움이 될 신축성 나노소자를 개발했다고 밝혔다.