머리카락의 1/100000 `초미세간극 금속센서` 개발

강태욱 서강대 교수팀, 광전지·광촉매 활용 기대
국내 연구진이 실험실 수준에 머물렀던 초미세간극 금속센서를 손쉽게 제작할 수 있는 공정기술을 개발해 상용화 가능성을 열었다.

미래창조과학부는 국가 간 협력기반 조성사업으로 지원하고 있는 서강대 강태욱 교수팀이 미 버클리대 연구팀과의 공동연구를 통해 금속 코어와 껍질로 구성된 나노입자들의 2차원 단일층에서 껍질을 선택적으로 제거하는 간단한 방법으로 대면적의 '초미세간극 금속센서'를 제작하는 기술을 개발했다고 3일 밝혔다.

두 개 이상의 금속 나노입자 사이 거리가 머리카락 굵기의 10만분의 1만큼 줄어들어 '초미세간극'이 형성되면, 주변의 전자기장을 강하게 증폭하게 된다. 이러한 특성으로 인해 초미세간극은 광전지, 광촉매, 메타 물질, 표면증강 분광, 분자 검출 등 다양한 분야에 활용할 수 있다. 특히 간극이 줄어들수록 더 낮은 농도의 물질을 더 빠르게 검출할 수 있어 다양한 센서로 응용할 수 있다.하지만 기존에 금속기판을 계속해서 자르는 방식의 작업공정은 매우 비싸고 비효율적이었으며, 금속 나노입자들의 자가배열을 이용하는 방법도 금속 나노입자의 특성상 서로 뭉치게 돼 간극이 아예 존재하지 않는 문제점이 있었다. 연구팀은 기존 기술들의 문제점을 해결하기 위해 금속 나노입자에 껍질을 씌우고 입자를 자가배열한 후 껍질만을 선택적으로 제거하는 손쉬운 방법을 이용해 1나노미터 크기의 초미세간극을 대면적으로 만드는 데 성공했다.

강 교수는 "우수한 특성에도 불구하고 고도의 전문성과 기술력이 필요해 대부분 현재 연구실 수준에 머무르고 있는 초미세간극 금속 나노소재 개발과 응용에 도움을 줘 나노바이오센서 실용화와 산업화를 앞당길 것으로 기대된다"고 말했다. 이 연구결과는 국제학술지 '어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)' 5일자 표지논문으로 선정됐다.

남도영기자 namdo0@