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국내 연구진이 금 나노입자를 이용해 발광소재, 태양전지, 바이오센싱 등에 투입되는 형광체의 발광효율을 4배 가량 향상시키는 나노구조체 개발에 성공했다.
미래창조과학부는 이화여자대학교 화학나노과학과 김동하 교수가 사지 토머스 코츄비두 박사가 제1저자로 참여한 발광효율 향상 연구를 주도해 나노구조체를 개발했다고 5월7일 발표했다.
연구팀은 금 나노입자가 빛과 만날 때 나타나는 표면 플라즈몬 공명으로 형광체 발광효율을 크게 높일 수 있는 점에 착안한 것으로 알려졌다.
표면플라즈몬 공명은 금속 표면에 있는 전자들의 집단적인 진동이 만드는 공명 현상이다.
형광 효율을 높이는 기존 연구에서는 금 나노입자와 주개(Donor) 형광체 사이의 간격을 제어하는 방법이 주로 사용됐지만 연구팀은 주개와 받개(Acceoptor)로 이루어진 형광체 쌍을 껍질로 만들고 금 나노입자를 내부 핵으로 사용해 껍질과 핵 사이를 2개의 실리카(Silica) 층으로 채운 나노구조체를 만들었다.
새로 개발된 나노구조체는 형광체와 금 나노입자 사이의 표면 플라즈몬 에너지 전이 효율과 주개-받개 형광체의 형광공명 에너지 전이효율을 동시에 높이는 것으로 나타났다.
김동하 교수는 “나노구조체의 핵심은 실리카 층의 두께를 조절함으로써 형광체와 금 나노입자 사이의 간격과 주개-받개 형광체의 간격을 동시에 정밀하게 제어하는 것”이라며 “에너지 전이 효율 향상을 통해 발광효율도 높일 수 있어 발광체가 적용되는 디스플레이, 생화학 센서, 태양전지 등 분야 연구 발달에 도움을 줄 것”이라고 강조했다.