나노기술 및 정책 정보

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● 기초과학연구원의 손동희 객원연구원, 김대형 부연구단장, 현택환 연구단장 공동연구팀은 다양한 형태로 변형해도 가시광선 영역의 빛을 정밀하게 감지 가능한 신축성 나노소자를 개발

● 구 형태인 사람의 눈은 곡률변화에도 다양한 파장대의 빛을 어떠한 시력 저하 없이 정밀하게 감지할 수 있지만 전자소자는 형태가 변화하면 빛 감지 능력이 떨어짐.

● 이에 연구팀은 인체 눈의 기능성을 모사하기 위해, 양자점, 유기 반도체성 고분자, 고무처럼 탄성력이 있는 탄성중합체를 최적의 비율로 합성해 고신축성 반도체 양자점 나노복합소재를 개발

● 이러한 소재 기반으로 제작된 능동 매트릭스형 다층구조 포토트랜지스터 어레이에 머신러닝기법을 적용해 형태가 변해도 다양한 빛을 정확하게 감지할 수 있도록 함.

● 특히, 연구팀은 나노복합소재에서 나타난 탄성중합체 내의 양자점과 유기 반도체 소재 간의 상분리 현상에 주목하였으며, 소재가 늘어나면 양자점의 간격이 벌어지며 전기적 성능이 떨어지지만 유기 반도체 소재가 이 간극을 메꿔 소재가 늘어나도 빛을 전기로 안정적으로 변환할 수 있게 함.

● 나아가, 머신러닝기법을 적용해 신축성 전자소자가 가지는 물성적 한계를 보완하며 광전기적 성능 안정성을 높임.

● 해당 연구로 개발한 포토트랜지스터 어레이를 구성하는 모든 소재는 반도체 공정과 호환이 가능하고, 소자 집적도를 크게 높일 수 있으며, 반도체 공정에 사용이 가능해 집적도를 기존보다 훨씬 높이며, 더 작은 크기의 소자를 만들 수 있어 고해상도 구현이 가능

● 연구팀은 개발된 나노합성물 제작 방법은 광학 소재뿐만 여러 종류의 나노소재들과 고분자, 탄성중합체를 조합할 수 있어 고기능성 신축성 나노소재 제작에 다양하게 응용될 수 있을 것으로 기대

※ Nature Nanotechnology 게재(2022.07.08.), “Stretchable colour-sensitive quantum dot nanocomposites for shape-tunable multiplexed phototransistor arrays”