반도체나 디스플레이 등에 필요한 나노 패턴을 만드는 새로운 기술이 나왔다. 스스로 조립해 나노 패턴을 만드는 고분자를 이용하는 방식을 한층 개선한 것으로, 기존에 얻기 어려웠던 복잡한 무늬도 대면적으로 쉽고 빠르게 제조할 수 있다.

UNIST(총장 정무영) 에너지 및 화학공학부의 김소연 교수팀은 고분자 중 하나인 블록 공중합체의 박막 내 ‘흡착층(adsorbed layer)’을 조절해, 복잡한 나노 패턴을 대면적으로 제조하는 방법을 개발했다. 블록 공중합체란 서로 다른 고분자가 하나의 고분자 사슬에 화학적으로 연결된 구조를 가진 물질인데, 박막의 경우 다양한 나노 패턴을 새기는 게 가능하다. 이번 연구에서는 블록 공중합체에 자연스럽게 생기는 ‘흡착층’에 변화를 줘 나노 패턴을 더욱 정교하게 만들어냈다. 

블록 공중합체는 고분자 사슬 간의 반발력과 인력이 작용해 스스로 나노구조를 만드는 특성(자기조립성, self-assembly)이 있다. 특히 박막 상태에서는 최신 나노 패터닝 기술로도 만들기 힘든 수~수십 나노미터(㎚, 10억 분의 1m) 크기의 미세한 점이나 선 등을 제조할 수 있다. 그러나 실제 반도체나 디스플레이에 필요한 나노 패턴은 기존 블록 공중합체로 형성하는 것보다 훨씬 복잡하다. 블록 공중합체를 활용해 이를 충족하려면 추가로 복잡한 공정이 필요하고, 비용과 시간도 천문학적으로 들어간다.

김소연 교수팀은 새로운 블록 공중합체 자기조립 시스템을 구현해 기존보다 정밀하고 복잡한 나노 패터닝에 성공했다. 이로써 기존의 나노 패턴보다 더 복잡한 형태의 새로운 나노 패턴을 대면적으로 얻을 수 있었다.

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