화학뉴스

국내 연구진이 그래핀(Graphene) 양자점(Quantum Dot) 제조공정 단일화 기술을 개발했다.
한국과학기술연구원(KIST) 기능성복합소재연구센터 문병준·배수강 박사 연구팀이 그래핀 양자점의 헤테로 원자(탄소나 수소가 아닌 원자)의 결합구조를 정밀하게 제어할 수 있는 기술을 개발하고 관련 화학반응 메커니즘을 규명했다.
그래핀 양자점은 발광 효율이 높은 중금속 기반 양자점이 인체·환경에 해로울 수 있다는 우려가 나오면서 양자점 대체소재로 주목받고 있으며 디스플레이, 태양전지, 광촉매 분야에 적용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
그래핀 양자점의 성능을 높이려면 다양한 헤테로 원자를 추가로 도입해야 하며 헤테로 원자를 조절하기 위해서는 양자점을 합성한 후 헤테로 원자가 포함된 첨가제를 추가하는 후처리 공정 등이 필요하다.
그러나 기존 방식은 합성된 그래핀 양자점의 결정성을 저하하는 단점이 있고 최적화된 합성 조건을 찾아야 해 공정 시간이 늘어나며 제조단가 상승이 불가피했다.
연구팀은 간단한 화학반응 제어를 통해 후처리 공정 없이 바로 그래핀 양자점을 활용할 수 있게 만들었으며 컴퓨터 모델링을 통해 그래핀 양자점 합성 공정에 사용되는 용매가 소재의 산화 정도에 영향을 미치므로 용매의 종류에 따라 최종 산물인 그래핀 양자점의 화학 조성비가 달라진다는 점을 규명했다.
배수강 박사는 “단일 공정으로 그래핀 양자점을 합성할 수 있는 새로운 형태의 플랫폼 기술”이라며 “그래핀 양자점 소재의 경제성을 크게 높일 수 있다”고 강조했다.
연구 결과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 10월7일자로 온라인 게재됐다. (강윤화 선임기자)