기초과학연구원(IBS) 공동연구진이 다양한 형태로 변형해도 가시광선 영역의 빛을 정밀하게 감지하는 신축성 나노소자를 개발했다.
인공망막 구현, 신축성 광전자 소자 개발 등에 응용이 기대된다.
8일 IBS 나노입자연구단 현택환 연구단장 등 공동연구팀에 따르면 사람의 눈은 곡률변화에도 다양한 파장대의 빛을 정밀하게 감지할 수 있지만 전자소자는 형태가 변화하면 빛 감지 능력이 떨어진다.
연구진은 인체 눈의 기능성을 모사하기 위해 △양자점 △유기 반도체성 고분자 △고무처럼 탄성력이 있는 탄성중합체를 최적의 비율로 합성해 고신축성 반도체 양자점 나노복합소재를 개발했다.
이같은 소재를 기반으로 제작된 능동 매트릭스형 다층구조 포토트랜지스터 어레이에 머신러닝기법을 적용해 형태가 변해도 다양한 빛을 정확하게 감지할 수 있도록 했다.
연구진은 나노복합소재에서 나타난 탄성중합체 내의 양자점과 유기 반도체 소재 간의 상분리 현상에 주목했다.
소재가 늘어나면 양자점의 간격이 벌어지며 전기적 성능이 떨어지지만 유기 반도체 소재가 이 간극을 메꿔 소재가 늘어나도 빛을 전기로 안정적으로 변환할 수 있도록 했다.
나아가 머신러닝기법을 적용해 신축성 전자소자가 가지는 물성적 한계를 보완하며 광전기적 성능 안정성을 높였다.
이번에 개발한 포토트랜지스터 어레이를 구성하는 모든 소재는 반도체 공정과 호환이 가능하고, 소자 집적도를 크게 높일 수 있어 의미가 크다.
특히, 고해상도가 요구되는 광각 카메라나 인공망막 기술의 핵심 소자로 응용될 것으로 기대된다.
현택환 단장은 “이번에 개발된 나노합성물 제작 방법은 광학 소재뿐만 아니라 고기능성 신축성 나노소재 제작에 다양하게 응용될 수 있다”고 말했다.
한편, 이번 연구성과는 나노분야 최고권위의 학술지 ‘네이처 나노테크놀로지’ 온라인판에 이날 게재됐다.
