뭘 개발했나?

• KAIST 생명화학공학과 이도창, 김신현 교수 연구팀이 반도체 나노막대가 일렬로 배열된 수 나노미터 두께의 편광 필름을 개발했습니다. 
• 반도체 나노막대는 막대의 긴 방향을 따라 편광 빛을 내는 독특한 광학 특성이 있습니다.
• 디스플레이 분야에서 막대한 빛 손실을 가져왔던 기존 편광판을 대체할 나노 소재로 주목받고 있습니다.

어떻게 조사했나?

• 연구팀은 나노막대입자의 상호작용력을 미세하게 조절해 나노막대들이 스스로 공기-용액 계면에서 일렬종대로 조립되도록 설계했습니다.
• 단일 나노 막대의 편광 특성을 소자 면적의  필름에서 구현하기 위해서는 구성하는 모든 나노막대가 한 방향으로 정렬된 뗏목 형태인 스멕틱(Smectic) 자기조립 구조가 필요합니다.
• 연구팀은 공기-용액 계면과 나노막대 간의 인력, 나노막대와 나노막대 간의 인력을 순차적으로 유도해 단일층 두께의 나노막대 스멕틱 필름을 제작했습니다. 
• 연구팀의 고배향 필름 제작 기술은 기판으로 사용된 공기-용액 계면을 용액 증발과 함께 제거할 수 있고, 조립 면적에 제한이 없어 소자 종류에 상관없이 적용할 수 있습니다. 
• 연구팀은 길이 30나노미터, 지름 5나노미터의 나노막대들이 수십 마이크로 제곱 면적에 걸쳐 88%의 정렬도로 초박막 필름을 형성함을 확인했습니다. 

특이한 점은?

• 연구팀이 개발한 반도체 나노막대의 스멕틱 필름은 편광 발광층으로 디스플레이 분야에 활발히 적용돼 소자 두께의 최소화, 비용 절감, 성능 강화 등에 이바지할 수 있을 것으로 기대됩니다. 

이 연구가 왜 중요할까?

• 기존의 양자점 디스플레이에서 방출된 빛은 50% 이상이 편광판에서 소실됩니다. 따라서 배향된 나노막대 발광층에서 편광된 빛이 방출된다면 편광판에서 소실되는 빛을 최소화해 디스플레이의 효율을 크게 높일 것으로 기대됩니다. 
• 나노입자의 계면 자기조립 기술은 다양한 형태와 구성을 가지는 나노입자에 적용돼, 소자에 필요한 나노입자 자기조립 초박막 필름을 제작하는 데 활발히 응용될 수 있을 것으로 기대됩니다. 

"입자의 상호작용력 조절을 통해 단일층 두께에서 나노막대 스스로가 방향성을 통제하며 고배열로 정렬할 수 있다는 것을 보였습니다. 이는 외부 힘 없이도 더욱 정교한 자기조립구조가 가능하다는 것을 보여주는 결과입니다. 고배열, 고배향을 갖는 다양한 나노입자의 초박막 필름 제작 및 필름 소자에 활발히 사용될 것입니다"

-김다흰 연구원- 

##참고자료##

Kim, Dahin, et al. "Depletion-Mediated Interfacial Assembly of Semiconductor Nanorods." Nano letters (2019).

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