국내 연구진이 태양전지와 양자컴퓨터 등 첨단 분야의 소재로 쓰일 수 있는 '탄소 양자점'을 대량 생산하는 기술을 개발했다.
한국과학기술연구원(KIST) 전북분원은 배수강 양자응용복합소재센터 박사(사진)가 '푸말로나이트릴'이라는 물질을 이용해 고품질의 탄소 양자점을 대량 합성할 수 있는 기술을 개발했다고 14일 밝혔다.
양자점은 10㎚ 내외의 아주 작은 금속이나 반도체 결정을 말한다. 이 나노 구조는 화학적 조성의 변화 없이 에너지 구조를 조절할 수 있어 태양전지, 발광소자, 광촉매, 트랜지스터, 센서 등 다양한 분야에 응용할 수 있다.
특히 양자점 중에서도 탄소 양자점은 카드뮴, 납 등 중금속을 쓰지 않고 값싸고 안전한 재료로 만들 수 있어 산업계의 주목을 받고 있다.
연구팀은 백색 결정 물질인 푸말로니트릴을 수용액 상태에서 200도 정도로 가열해 합성하는 방식으로 균일한 크기를 갖는 수 나노미터 크기 탄소 구조체를 합성했다. 그동안 탄소 양자점을 만드는 공정에서는 산성 물질이나 염 등을 사용해 화학 반응이 끝난 뒤에는 이를 제거하는 정제공정이 추가로 필요했다. 하지만 연구팀이 개발한 공정은 추가적인 정제 과정이 필요하지 않고 비교적 저온에서 20분 이내에 결정성이 뛰어난 탄소 구조체를 합성할 수 있어 산업 현장에서 쉽게 활용할 수 있다고 연구팀은 설명했다.
배수강 선임연구원은 "이 기술은 합성 후 추가적인 후처리와 정제 공정이 필요하지 않아 공정 시간을 단축하고 경제성을 크게 높인 것이 장점"이라고 말했다.
이 연구결과는 미국화학학회가 발간하는 재료화학분야 학술지 '재료화학'(Chemistry of Materials)에 게재됐다.
남도영기자 namdo0@
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