UNIST의 혁신적인 3D 퀀텀닷 제조 기술 소개
최근 울산과학기술원(UNIST) 연구팀이 선보인 새로운 기술은 과학 및 기술계에 획기적인 변화를 가져올 전망입니다. UNIST의 기계공학과 및 인공지능대학원 정임두 교수팀이 개발한 ‘원스톱 페로브스카이트 퀀텀닷 적층 제조 기술’은 상온에서 복잡한 3D 형상의 퀀텀닷 구조체를 제조할 수 있게 함으로써 기존 제조 방식의 한계를 극복했습니다.
퀀텀닷의 특성과 제조 과정의 도전
퀀텀닷은 자체적으로 빛을 발하는 나노미터 크기의 반도체 결정으로, 특히 발광 효율과 색상의 가변성이 뛰어난 페로브스카이트 퀀텀닷은 고품질의 광전자 기기 제조에 이상적입니다. 하지만 기존의 제조 과정에서는 열처리를 필요로 해 퀀텀닷의 특성이 저하되는 문제가 있었습니다. 이번 기술은 상온에서도 안정적으로 3D 퀀텀닷 구조체를 제작할 수 있어, 이러한 문제를 해결했습니다.
기술적 세부사항과 3D 프린팅 최적화
연구팀은 하이드록시프로필 셀룰로스(HPC) 폴리머와 휘발성 용매인 다이클로로메테인(DCM)을 사용해 퀀텀닷-폴리머 적층을 가능하게 했습니다. 이를 통해 추가적인 열처리 없이도 잉크가 안정적으로 증착될 수 있도록 했습니다. 연구팀은 또한 3D 프린팅에서 중요한 변수인 HPC의 양, 노즐의 속도, 압력 등을 최적화하여, 피라미드나 에펠탑 같은 복잡한 구조를 성공적으로 프린팅할 수 있었습니다.
응용 가능성과 미래 전망
이 기술은 빛의 삼원색을 이용하여 각각의 색상에 맞는 빛을 발생시키므로, 위조 방지 및 정보 암호화 시스템 구현에도 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 특히, 특정한 파장의 빛에서만 발광하는 페로브스카이트의 특성을 활용하여 보다 정교한 보안 시스템을 개발할 수 있습니다. 정임두 교수는 이번 연구가 퀀텀닷 기반의 광전자, 에너지 응용 분야뿐만 아니라 위조 방지나 정보 암호화 분야의 발전에도 기여할 것이라고 밝혔습니다. 이러한 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단, 정보통신기술기획평가원의 지원을 받아 이루어졌으며, 그 결과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼스’에 게재되었습니다.
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