나노기술 및 정책 정보

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● 미국 Massachusetts Institute of Technology의 Keith Nelson, Moungi Bawendi 교수 연구팀이 제형(formulation)이나 공정을 수정하지 않고 양자점의 무작위적인 ‘깜빡임’을 제어할 수 있는 기술을 개발

● 양자점은 전자의 에너지 준위 사이에 밴드갭이라는 반도체 물질로 만들어진 수 나노미터 크기의 작은 입자로 빛을 비추어 에너지를 얻으면 전자는 더 높은 에너지 대역으로 점프하였다가 이전 수준으로 되돌아갈 때 에너지는 광자의 형태로 방출되어 빛을 냄.

● 양자점은 광범위한 응용 분야를 가지고 있으며, TV에서 선명한 색상을 생성하지만, 세포와 상호작용하는 약물의 생화학적 경로를 추적할 경우, 무작위 간격으로 발생하는 양자점의 ‘깜빡임’ 현상으로 추적에 방해를 받고 있으며, 이는 정밀함이 요구되는 분야에서는 상당한 단점

● 연구팀은 중적외선 레이저 광선을 아주 짧은 순간(수조 분의 1초) 동안 발사하여 양자점의 깜빡임을 제거할 수 있는 방안을 개발

● 양자점 깜빡임 현상은 양자점 외부에 부착되어 있는 여분의 전하로 인해 양자점이 빛을 방출하는 대신에 다른 형태로 에너지를 방출하게 되기 때문이며 중적외선 레이저 광선을 이용하면 여분의 전하가 양자점 표면에서 떨어져 나가 양자점이 안정적으로 빛을 방출

● 해당 기술은 중적외선을 사용하기 때문에 상업적으로 응용되기엔 부족하지만, 향후 추가적인 연구를 통해 테라헤르츠 주파수에서 적용될 수 있으며, 더욱 작고 저렴한 장치로 개발될 수 있음을 기대

※ 용어설명

- 양자점(Quantum Dots): 0차원적 구속으로 에너지 준위의 양자화가 나타나는 나노 크기의 초미세 입자

※ Nature Nanotechnology 게재(2021.11.22.), “All-optical fluorescence blinking control in quantum dots with ultrafast mid-infrared pulses”