서태석ㆍ조용훈 교수팀
국내 연구진이 산화반응 과정 없이 순수한 그래핀 양자점을 개발했다.
KAIST 서태석 교수(생명화학공학과)와 조용훈 교수(물리학과) 연구팀은 흑연 나노입자를 이용해 순수한 그래핀 양자점을 개발하고, 그래핀 양자점에서 방출되는 형광 빛이 양자점과 산소 결합 여부에 따라 달라진다는 사실을 규명했다고 7일 밝혔다.
그래핀 양자점은 직경 수 나노미터 이하의 디스크 모양 그래핀으로, 가시광 영역의 형광을 방출하는 특성이 있다.
이번에 개발된 그래핀 양자점은 흑연으로 제작돼 인체에 무해한 친환경 소재로, 바이오센서, 광센서, 바이오이미징 등에 다양하게 적용할 수 있다.
기존 그래핀 양자점은 산화된 그래핀 양자점을 다시 환원하는 방식으로 제작했다. 따라서 그래핀 양자점 구조에 존재하는 순수한 탄소 결합과 산소 결합에 의한 형광 특성이 혼합돼 빛이 방출되는 원인을 정확하게 구분하기 어려웠고,복잡한 화학적 방법이 필요해 생산성이 떨어졌다.
연구팀은 그래핀 양자점의 발광 원인을 규명하기 위해 수 나노미터 크기의 흑연 나노입자를 이용해 그래핀 양자점을 산화반응 과정 없이 만들었다. 또 일반적으로 사용되는 산화 과정을 흑연 나노입자에 적용해 산화 그래핀 양자점을 간단하게 만드는 방법도 개발했다.
또 순수한 그래핀 양자점과 산화 그래핀 양자점은 각각 파란색과 녹색 형광의 빛을 방출하는 것을 확인했는데, 이는 두 종류 양자점의 산소결합 여부 차이 때문이라는 사실을 규명했다. 즉 순수한 그래핀 양자점의 파란색 형광은 벤젠 형태의 탄소 결합에 의해, 산화 그래핀 양자점의 녹색 형광은 그래핀에 결합된 다양한 산소 기능기의 의한 것임을 밝혀낸 것이다.
이 연구결과는 나노분야 세계적 학술지인 `어드밴스드 머티리얼스' 7월 19일자 표지논문'으로 실렸다.
서 교수는 "이번 연구를 통해 순수한 그래핀 양자점을 개발해 그동안 확실하게 설명되지 않았던 그래핀 양자점의 발광 원인을 밝혀냈다는 점에서 의미가 있다"고 말했다.
대전=이준기기자 bongchu@
KAIST 서태석 교수(생명화학공학과)와 조용훈 교수(물리학과) 연구팀은 흑연 나노입자를 이용해 순수한 그래핀 양자점을 개발하고, 그래핀 양자점에서 방출되는 형광 빛이 양자점과 산소 결합 여부에 따라 달라진다는 사실을 규명했다고 7일 밝혔다.
그래핀 양자점은 직경 수 나노미터 이하의 디스크 모양 그래핀으로, 가시광 영역의 형광을 방출하는 특성이 있다.
이번에 개발된 그래핀 양자점은 흑연으로 제작돼 인체에 무해한 친환경 소재로, 바이오센서, 광센서, 바이오이미징 등에 다양하게 적용할 수 있다.
기존 그래핀 양자점은 산화된 그래핀 양자점을 다시 환원하는 방식으로 제작했다. 따라서 그래핀 양자점 구조에 존재하는 순수한 탄소 결합과 산소 결합에 의한 형광 특성이 혼합돼 빛이 방출되는 원인을 정확하게 구분하기 어려웠고,복잡한 화학적 방법이 필요해 생산성이 떨어졌다.
연구팀은 그래핀 양자점의 발광 원인을 규명하기 위해 수 나노미터 크기의 흑연 나노입자를 이용해 그래핀 양자점을 산화반응 과정 없이 만들었다. 또 일반적으로 사용되는 산화 과정을 흑연 나노입자에 적용해 산화 그래핀 양자점을 간단하게 만드는 방법도 개발했다.
또 순수한 그래핀 양자점과 산화 그래핀 양자점은 각각 파란색과 녹색 형광의 빛을 방출하는 것을 확인했는데, 이는 두 종류 양자점의 산소결합 여부 차이 때문이라는 사실을 규명했다. 즉 순수한 그래핀 양자점의 파란색 형광은 벤젠 형태의 탄소 결합에 의해, 산화 그래핀 양자점의 녹색 형광은 그래핀에 결합된 다양한 산소 기능기의 의한 것임을 밝혀낸 것이다.
이 연구결과는 나노분야 세계적 학술지인 `어드밴스드 머티리얼스' 7월 19일자 표지논문'으로 실렸다.
서 교수는 "이번 연구를 통해 순수한 그래핀 양자점을 개발해 그동안 확실하게 설명되지 않았던 그래핀 양자점의 발광 원인을 밝혀냈다는 점에서 의미가 있다"고 말했다.
대전=이준기기자 bongchu@
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