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KAIST, 포도당 기반의 그래핀 양자점 합성 기술 개발
KAIST, 포도당 기반의 그래핀 양자점 합성 기술 개발
  • 교수신문
  • 승인 2019.08.02 11:03
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KAIST(총장 신성철) 생명화학공학과 박오옥 교수 연구팀이 포도당을 기반으로 한 그래핀 양자점의 합성 기술을 개발해, 이를 이용해 안정적인 청색 빛을 내는 그래핀 양자점 발광소자를 제작하는 데 성공했다.
연구팀은 위 그래핀 양자점을 발광체로 응용해 디스플레이를 제작했고, 현 디스플레이 분야의 난제인 청색 발광을 구현하면서 안정적인 전압 범위에서 발광하는 것을 확인했다. 이석환 박사과정이 1저자로 참여한 국제 학술지 ‘나노 레터스(Nano Letters)’ 7월 5일 자 온라인판에 게재됐다.

(논문명: Synthesis of Single-Crystalline Hexagonal Graphene Quantum Dots from Solution Chemistry)

용액 화학으로 합성된 잘 정렬된 다양한 크기의 단결정 그래핀 양자점
용액 화학으로 합성된 잘 정렬된 다양한 크기의 단결정 그래핀 양자점

그래핀은 우수한 열, 전기 전도도와 투명도를 가져 차세대 전자재료로 주목받고 있지만, 단층 및 다층 그래핀은 도체의 특성을 가져 반도체로 적용하기 어려운 단점이 있다. 그러나 그래핀을 작은 나노 크기로 줄이게 되면 반도체의 특성인 밴드갭을 가져 발광특성을 보이게 돼 활용할 수 있게 된다. 이를 그래핀 양자점이라 한다. 물리·화학적 방법으로 제작한 그래핀은 결함이 많아 순수한 단결정의 특성을 가지지 못하는 단점이 있었다.
연구팀이 개발한 그래핀 양자점은 기존과는 매우 다른 우수한 합성 과정을 보였다. 포도당 수용액에 아민과 초산을 일정 비율로 혼합해 반응 중간체를 형성하고 이를 안정적인 용액으로 구현했다. 이후 형성된 중간체의 자가조립을 유도해 단결정의 그래핀 양자점을 용액상으로 합성하는 데 성공했다. 연구팀은 저온 침전 분리법을 개발, 이를 통해서 수 나노미터에서 100 나노미터 수준의 단결정 크기를 원하는 대로 조절 가능한 용액상 합성 기술을 개발했다. 연구는 고려대 화공생명공학과 임상혁 교수 연구팀과 공동 진행했다.


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