화학뉴스

Japan Advanced Institute of Science & Technology(JAIST)의 첨단과학기술연구과‧환경에너지 부문 연구진이 Taiwan 대학과 함께 세계 최초로 바이오플래스틱을 활용한 투명 메모리 디바이스를 제작하는데 성공했다.
JAIST는 전기를 부여하는 물질인 바이오 PI(Polyimid)와 전기를 받아들이는 물질인 산화티탄 등 금속산화물과 복합화해 친환경적이고 높은 투명성을 보유하며 메모리 성능을 나타내는 디바이스를 만들었다.
안경 장착형 웨어러블(Wearable) 단말기기 등 미래형 컴퓨터의 투명 메모리로서 활용할 수 있을 것으로 기대되고 있다.
메모리 소자에는 전기를 부여하는 것과 받아들이는 것이 존재하며 특정 조건에서 일련의 사이에 전기를 흘릴 필요가 있다.
연구진은 바이오 PI와 산화티탄 등 금속산화물을 복합화했다.
바이오 PI 합성방법의 고효율화와 금속산화물 복합화 방법을 검토하는 것이 핵심 포인트로, 바이오 PI는 그동안 7단계 공정을 거쳐 생산됐으나 「메틸화」, 「역중화」, 「이미드화」를 생략하고 「4-신남산(Cinnamic Acid) 염산염화」, 「빛 이합체화」, 「중합」, 「필름화」 등 4단계로 필름을 생산하는데 것에 성공했다.
연구진은 메틸화를 생략하고 카르본산을 측쇄에 보유한 타입의 바이오 PI를 활용해 카르본산을 기점으로 산화티탄 및 산화지르코늄(Zirconium Oxide) 졸겔 공법을 통한 중합을 시행할 수 있다는 사실을 확인했으며 PI와 금속산화물의 복합체를 얻는데 성공했다.
PI와 금속산화물 복합체는 기존 바이오 PI에 비해 약간의 착색은 있으나 투명도가 86-93% 수준으로 높은 것으로 알려졌다.
또 샘플을 ITO(인듐‧주석산화물) 유리와 알루미늄에 꽂고 전압을 서서히 높이면 3.1-4.7볼트 부근까지 전류가 흐르기 시작해 이후 전압을 바꾸어도 흐름이 지속되나 잠시 놔두면 원래의 상태로 돌아가기 때문에 메모리 유지 시간이 금속산화물 투입량에 비례하는 것으로 파악되고 있다.
메모리의 온‧오프 비율도 매우 높은 수치를 나타냈다.
바이오 플래스틱은 식물 등 생체에 포함된 분자를 활용하기 때문에 이산화탄소(CO2)를 절감하고 저탄소사회 실현에 기여할 것으로 기대되고 있으나 내열성 및 물성 등이 떨어지기 때문에 용도가 한정적이며 대부분 일회용으로 사용되고 있다.
JAIST는 연구를 통해 4-신남산 염산염화을 원료로 사용하는 바이오 PI를 금속산화물과 복합화하는 것이 가능하고 해당 복합체가 메모리 성능을 겸비하고 있다는 사실과 기타 금속산화물과 복합화함으로써 다양한 기능성 소재의 제작 가능성을 확인한 것으로 알려졌다.
연구진은 테스트 제작한 복합체가 투명성도 뛰어나 안경 렌즈에 삽입할 수 있는 웨어러블 단말기기을 비롯해 투명 태블릿, 자동차 앞유리에 장착할 수 있는 컴퓨터 등에 활용할 수 있을 것으로 기대됨에 따라 연구를 지속하며 관련기업과 협력해 조기 실용화를 목표로 할 방침이다. (L)