SAINT 배완기 교수 연구팀, 비대칭 변형된 코어-쉘 양자점 개발

- 양자점의 광물리적 특성을 변화시킬 수 있는 추가적인 방법 제시

▲ (왼쪽부터) 배완기 교수, 정동주 석박통합과정생, 박정우 석박통합과정생

성균나노과학기술원(SAINT) 배완기 교수 연구팀은 양자점*의 광물리적 특성을 변화시킬 수 있는 비대칭 변형된 코어-쉘 양자점 기술을 개발했다고 밝혔다.

* 양자점: 나노미터 크기의 반도체 나노 입자로 빼어난 색순도와 높은 효율을 지니는 미래형 디스플레이 핵심 소재

양자점은 차세대 디스플레이 기술의 핵심 소재로 주목받고 있다. 이 작은 반도체 입자는 뛰어난 색 표현력과 높은 효율성을 자랑하며, 액체 상태로 처리할 수 있어 가상현실(VR)이나 증강현실(AR) 디스플레이와 같은 미래 기술에 적합하다.

연구진은 양자점의 구조적 변형을 통해 광학적 특성을 제어할 수 있는 새로운 방법을 개발하였다. 이 방법은 양자점의 표면 성장을 제어하여 3차원적으로 구조적 스트레스를 가할 수 있게 한다.

이에 연구진은 특별한 성장 기술을 통해 조성이 급격히 변하는 코어-쉘 구조를 가진 양자점을 합성하였다. 이렇게 만들어진 양자점은 내부에 압축력이 가해져 빛을 내는 성질이 변하게 된다.

이렇게 변형된 양자점은 빛을 더 빠르게 방출하고 더 선명한 색상을 나타내며, 높은 발광 효율을 보여준다. 또한, 연구팀은 이 방법을 확장하여 빨강, 초록, 파랑 등 모든 색상의 빛을 내는 양자점을 만들 수 있음을 보였다.

이번 연구는 양자점의 종류에 상관없이 그 특성을 개선할 수 있는 방법을 제시했다는 점에서 의의가 있으며 이는 다양한 광학 기기의 성능을 크게 향상시킬 수 있는 가능성을 열어주었다.

배완기 교수는 “이번에 개발한 기술로 만든 양자점은 더 선명하고 안정적인 빛을 낼 수 있다. 이는 양자점을 이용한 디스플레이나 기타 광학 기기의 성능을 한 단계 높일 수 있다는 것을 의미한다”며 “앞으로 다양한 분야에서 양자점의 실용적 활용이 더욱 늘어날 것으로 기대된다”고 설명하였다.

연구팀의 이번 연구는 한국연구재단, ,산업통상자원부, 한국산업기술진흥원, 삼성디스플레이의 지원으로 이루어졌으며, 종합 과학 분야 학술지인 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 7월 2일(현지시각 기준) 온라인 게재되었다.

▲ SAINT 배완기 교수 연구팀이 제시한 비대칭 변형된 코어-쉘 양자점 기술

※ 논문명: Strain-graded quantum dots with spectrally pure, stable and polarized emission

※ 저널: Nature Communications(IF: 14.7)

※ 저자명: 배완기 교수(교신저자, 성균관대), 박영신 박사(교신저자, Los Alamos National Laboratory), 박지상 교수(교신저자, 성균관대), Xavier Bulliard 박사(교신저자, Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique), 정동주(제1저자, 성균관대학교 석박통합과정), 박정우(제1저자, 성균관대학교 석박통합과정), 황의헌 교수(공동저자, 성균관대)

※ 논문링크: https://www.nature.com/articles/s41467-024-49791-z