<<사진있음>>"성장환경에 따라 인접 나노막대 간 다양한 상호작용 규명"
한국연구재단은 한양대 박원일, 고려대 박홍규교수(교신저자)와 한양대 이정민 박사(제1저자)가 저온 액상공정으로 반도체 나노막대의 지름과 길이를 원하는 대로 조절해 3차원 나노구조체를 합성하는 데 성공했다고 16일 밝혔다.
3차원 나노구조체는 기존의 전자소자와 광소자의 효율 및 집적도를 높일 수 있을 뿐 아니라 차세대 태양전지나 고성능 센서 등에 유용하게 활용할 수 있다.
최근 소자 성능 극대화와 크기 최소화하기 위해 나노 소재의 형태·지름·길이등을 원하는 대로 만들 수 있는 3차원 나노구조체 수요가 점점 늘고 있다.
그러나 식각 및 에칭 등 기존 제작방법은 공정이 복잡한 데다 구조적인 한계로3차원 나노구조체를 만들기 어렵고, 나노구조체의 길이를 자유자재로 조절하는 데도한계가 있는 실정이다.
연구팀은 이번에 저온 액상공정으로 산화물 반도체(산화아연) 나노막대를 조절,3차원 나노구조체를 합성했다.
합성 과정에서 성장환경에 따라 인접한 나노막대 간 강력한 상호작용이 일어나나노막대 성장속도도 다양하게 변하는 현상을 발견했다.
흥미롭게도 사람끼리 경쟁하고 협력하는 것처럼 나노 세계에서도 이와 비슷한상호작용이 일어난다는 것이다.
액상공정 중에서 반응물질의 농도가 충분하면 나노막대의 지름과 상관없이 나노막대의 길이가 모두 같았다.
그러나 반응물질 농도를 점차 줄이면 지름이 큰 나노막대가 작은 나노막대의 반응물질을 빼앗는 현상, 즉 지름이 큰 나노막대가 작은 나노막대보다 더 빠르게 성장하는 '깁스톰슨효과'가 나타난 것이다.
물질의 농도를 더 줄이면 나노막대 간 경쟁이 더 치열해져 반대로 반응물질이더 필요한 지름이 큰 나노막대가 짧은 나노막대보다 성장이 느려 짧아졌다.
또 '깁스톰슨효과'가 일어나는 농도(2.5mM)에서는 가까운 거리의 나노막대 사이에 경쟁이나 쟁탈 대신 시너지를 일으켜 서로 성장을 돕는 이른바 '상부상조'와 유사한 현상도 나타났다.
박원일 교수는 "나노소재 사이에 다양한 상호작용을 이해하고 잘 활용하면 정교한 3차원 나노구조체를 손쉽게 만들 수 있다"며 "특히 광소자, 바이오소자, 전자소자, 에너지소자 등 광범위한 분야에 다양하게 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.
교육부와 연구재단의 일반연구자지원사업으로 수행된 이번 연구는 과학저널 '네이처 커뮤니케이션스' 2월 17일자에 게재됐다.
sw21@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>
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