나노기술 및 정책 정보

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우리가 항상 그것을 깨닫지는 못하지만 광검출기는 현대 생활의 편리함에 크게 기여함. 광센서라고도 하는 광검출기는 빛 에너지를 전기 신호로 변환하여 자동문을 열고 다양한 조명 조건에서 휴대폰의 화면 밝기를 자동으로 조정하는 등의 작업을 수행함.

펜실베이니아 주립 대학교(Pennsylvania State University) 연구팀이 Corning Incorporated에서 제조한 스마트폰 화면에 사용되는 재료인 내구성 있는 Gorilla 유리에 기술을 통합하여 광검출기 사용을 더욱 발전시킬 수 있는 결과를 발표함. 광검출기와 Gorilla 유리의 통합은 "스마트 유리" 또는 자동 감지 특성을 갖춘 유리의 상업적 개발로 이어질 수 있음. 스마트 글래스는 이미징에서부터 고급 로봇에 이르기까지 다양한 응용 분야를 가지고 있음.

유리에서 광검출기를 제조하고 크기를 조정하려고 할 때 해결해야 할 두 가지 문제가 있음. 유리가 고온에서 열화되기 때문에 비교적 낮은 온도를 사용해야하며 광검출기가 최소한의 에너지로 유리에서 작동할 수 있도록 해야 함. 첫 번째 문제를 극복하기 위해 화합물 몰리브덴 이황화물이 유리 코팅에 사용하기에 가장 좋은 재료라고 결정했음. 섭씨 600도(고릴라 유리를 분해하지 않을 만큼 충분히 낮은 온도)에서 화학 반응기를 사용하여 화합물과 유리를 융합했음. 다음 단계는 유리와 코팅을 기존의 전자빔 리소그래피 도구를 사용하여 패턴화하여 광검출기를 제작하였음. 그런 다음 유사한 광전자 공학 연구에서 일반적으로 사용되는 레이저 조명과는 달리 보다 자연스러운 광원을 모방한 녹색 LED 조명을 사용하여 유리를 테스트했음. 이황화 몰리브덴 광검출기의 초박형 본체는 더 나은 정전기 제어를 가능하게하며 미래의 스마트 유리 기술에 대한 중요한 필요성인 저전력으로 작동 할 수 있었음. 광검출기는 향후 제한되지 않는 전기 소스에 접근할 수 없는 위치에서 작동해야함. 따라서 풍력이나 태양 에너지의 형태로부터 에너지를 미리 저장하는 것에 의존해야 함. 상업적으로 개발되면 스마트 유리는 제조, 토목 인프라, 에너지, 건강 관리, 운송 및 항공 우주 분야를 포함한 광범위한 산업 분야에서 사용될 수 있음. 이 기술은 자율주행차 및 로봇을 위한 생체의학 영상, 보안 감시, 환경 감지, 광통신, 야간 투시경, 동작 감지 및 충돌 방지 시스템에 적용될 수 있음.

자동차 앞 유리의 스마트 유리는 이 기술을 사용하여 자동으로 불투명도를 변경하여 야간 운전시 다가오는 상향등 헤드라이트에 적응할 수 있음. 그리고 새로운 Boeing 757 비행기는 조종사와 승객들이 창문의 유리를 통해 자동으로 햇빛을 차단하는데 사용할 수도 있음.

본 연구 성과는 ‘ACS Nano’ (“Low-Power and Ultra-Thin MoS2 Photodetectors on Glass”) 지에 게재됨