ETRI "'금-은 이종 소재'로 고온·화학 반응에 안정성"
[일간투데이 송호길 기자] 국내 연구진이 메타물질의 특성을 쉽게 조절하면서도 기존보다 쉽게 제작할 수 있는 핵심 원천소재 기술을 개발했다.
메타물질은 자연에 있는 물질과 달리 구조나 배열형태에 의해 특성이 바뀌는 인공소재다. 메타물질의 구조를 바꾸면 물질 특성까지도 마음대로 조절할 수 있어 ICT(정보통신기술) 기기에 적용 시 성능을 크게 향상시켜 폭넓은 적용이 가능하다.
특히 고해상도 홀로그램 제작, 고집적 광회로 제작, 고해상도 디스플레이 제작, 고효율의 태양전지, 고민감도의 적외선·광센서 제작 등에 널리 활용할 수 있고, 다양한 산업 및 군수 분야 등에서도 응용이 가능하다.
메타물질은 일반적으로 금이나 은을 통해 만드는 것으로 알려졌다. 소재가 제한됨에 따라 특성을 다양화하기 위해서는 구조를 변경해 사용함에 따라 물질특성의 자유도 또한 한계가 있었다.
연구진은 메타물질의 특성의 자유도를 높일 수 있는 기술을 개발했다. 연구진은 유리 기판 위에 200nm(나노미터)급 은 나노입자로 이루어진 나노디스크 형태 패턴을 제작했다.
특히 '금-은 이종 나노소재 기반의 메타물질'은 기존 은 나노소재만 사용한 경우에 비해 안정성이 크게 향상됐다.
330℃ 이상의 온도와 1% 과산화수소 용액에서 2시간 이상에 노출되는 환경에서 은 나노소재만 사용한 경우보다 열·화학적으로 안정적인 특성을 보였다.
ETRI ICT소재연구그룹 홍성훈 박사는 "이번 기술로 제작 가능한 메타물질 및 활용 범위가 다양해졌다"며 "향후 해당 기술을 응용해 보다 균일성을 높인 플렉서블 메타물질 제작 방법을 연구할 계획"이라고 말했다.
연구진은 이 기술을 조만간 이전해 고해상도 반사형 디스플레이나 고효율 광전소자 등에 상용화를 목표하고 있다.
이번 연구는 과학기술정보통신부 '가시광파장용 나노결정 기반 3차원 저손실 메타소재 개발' 사업과 3D 포토 일렉트로닉스 원천기술 개발 사업의 하나로 진행됐다.
송호길 기자
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