대구경북과학기술원(DGIST·총장 손상혁) 연구팀이 나노입자 구조를 간편하고 정확하게 분석할 수 있는 새로운 분광학적 방법을 개발했다. 반도체 나노입자 구조와 특성 연구의 새로운 방향을 제시할 것으로 기대된다.
DGIST는 임성준 지능형소자융합연구실 선임연구원과 앤드류 스미스 미국 일리노이주립대 교수연구팀과 공동으로 흡광 스펙트럼 측정만으로 반도체 나노입자의 결정구조를 분석할 수 있는 나노 광학결정학 분석법을 개발, 최근 관련 논문을 '네이처 커뮤니케이션즈' 온라인판에 게재했다고 14일 밝혔다.
반도체 나노입자는 입자 크기와 모양에 따라 광학적, 전기적 특성이 다양하게 조절되는 독특한 나노물질이다. LED와 태양전지, 광센서, 생체분자 이미징 등 다양한 과학기술분야에 활용되고 있다.
서로 다른 결정구조를 가진 화합물 반도체 나노입자를 광학적, 전기적으로 이해하고 제어하기 위해서는 나노입자의 결정구조를 정확하고 효율적으로 분석하는 과정이 필요하다.
하지만 기존에 널리 쓰이는 나노입자 분석법인 X선 회절 기법은 고가 분석 장비가 필요하고 정제된 분말 상태 나노입자 시료가 다량 필요했다. 분석 과정이 번거롭고 비용도 많이 든다. 또 용액내에서 합성, 정제, 보관되는 나노입자 시료에 직접적으로 적용할 수 없다는 한계가 있다.
연구팀은 나노입자 결정구조와 흡광 스펙트럼 사이의 상관관계에 주목했다. 실험을 통해 셀렌화카드뮴(CdSe)과 같은 반도체 나노입자의 결정구조를 흡광 스펙트럼 분석만으로 구분할 수 있는 나노 광학결정학 분석법을 개발했다.
이 분석법은 X선 회절 기법으로 정확히 분석하기 어려운 2나노미터(㎚) 이하 나노입자의 결정구조를 정확하게 관찰할 수 있다. 다결정성 나노입자의 결정구조도 빠르게 예측 가능하다.
또 용액속 나노입자의 결정구조도 간단하게 분석할 수 있어 나노입자의 구조와 특성의 상관관계를 규명하는 연구에 유용하게 활용될 것으로 보인다.
임성준 선임연구원은 “나노입자의 결정 구조뿐만 아니라 입자의 모양과 표면 상태 등 다양한 구조적 특성들과 광학 스펙트럼 사이 상관관계를 밝힐 새로운 분석법”이라면서 “앞으로 이론적 연구와 실험을 지속적으로 수행해 활용 가치가 높은 광학결정학 분석 기법을 위한 후속연구를 진행할 것”이라고 말했다.
대구=정재훈기자 jhoon@etnews.com
