포스텍·연세대, 자연의 색 그대로 담는 퀀텀닷 비밀 풀었다

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포스텍(총장 김무환)은 김성지 화학과 교수, 권용주 박사 연구팀이 연세대(총장 서승환) 김동호 교수, 오주원 박사 연구팀과 공동으로 지금까지 알려지지 않았던 양자점 형성 과정의 비밀을 풀었다고 24일 밝혔다.

양자점은 격자구조를 가지는 수 나노미터(㎚) 크기의 반도체 결정이다. 반도체 결정이 나노미터 크기로 작아지면 '양자구속효과'에 의해 독특한 광물리적 특성이 나타나며 양자점 크기 또는 조성에 따라 가시광선, 적외선 영역 등에서 높은 효율로 빛을 낼 수 있다.

김성지 포스텍 교수
<김성지 포스텍 교수>

가시광선 영역에서 발광하는 친환경 양자점은 기존 유기 염료보다 색 재현이 월등히 뛰어나 최근 삼성전자 QLED TV에 적용되는 등 차세대 디스플레이 무기 발광 소재로 활용되고 있다. 하지만 이러한 양자점 나노결정의 근본적 생성 원리에 대해서는 정확히 알려지지 않았다.

연구팀은 양자점 형성 초기 단계에서 원자 수십 개 정도로 구성된 초미세 중간체를 분리해 그 중간체들 사이 변환을 규명하는 데 성공했다. 특히 인듐포스파이드(InP) 기반 새로운 5종의 초미세 중간체를 분리하고, 중간체 사이 진화 관계를 규명했다.

양자점 성장 중간체로 형성되는 초미세 중간체들을 보여주는 에너지 모식도
<양자점 성장 중간체로 형성되는 초미세 중간체들을 보여주는 에너지 모식도>

김성지 교수는 “양자점의 초미세 중간체 규명 연구는 그동안 미지의 영역이었던 양자점 형성 메커니즘을 근본적으로 이해하는 데 큰 역할을 할 것으로 기대된다. 첨단 기술에 활용될 수 있는 친환경 양자점 소재를 개발하는데 밑거름이 될 것”이라고 말했다.

이 연구 결과는 최근 국제학술지인 '네이처 커뮤니케이션'에 게재됐다.

포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com