UNIST 김태성 교수팀, 새로운 종류의 거품 생성과 제어 원리 제안
UNIST 김태성 교수팀, 새로운 종류의 거품 생성과 제어 원리 제안
  • 임지연 기자
  • 승인 2019.08.06 09:17
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쉽고 저렴한 반도체 기판 생성법 개발
UNIST 김태성 교수(우), 배주열 연구원(좌)
UNIST 김태성 교수(우), 배주열 연구원(좌)

[대학저널 임지연 기자] UNIST(총장 정무영) 기계항공 및 원자력공학부 김태성 교수팀이 ‘액체 거품의 구조를 제어하는 기법’을 개발해 나노 패턴을 대면적으로 새기는 방법을 제안했다. 이는 기존에 많이 사용되고 있는 전자빔 또는 포토 리소그래피 기술로는 제작하기 어려운 웨어러블 장치 개발에 유용할 전망이다.

김태성 교수팀은 자연계에서 흔히 볼 수 있는 거품의 구조에서 착안해 미세유체장치를 통해 전례에 없는 시스템을 만들었다. 기판에 필요한 물질을 섞은 액체를 미세유체장치를 통해 자연 증발시켜 규칙적으로 연결된 2차원 패턴을 손쉽게 만든 것이다.

일반적 거품 구조는 ‘폐쇄계(close system)’로 각 공기 방울(cell) 간의 압력 차로 인해 큰 공기 방울이 작은 공기 방울을 흡수하는 오스발트 라이프닝 현상 때문에 규칙적인 나노선 패터닝을 구성하기 어려웠다. 

연구진은 미세유체장치를 통해 ‘폐쇄계’의 거품 구조를 ‘개방계(open system)’를 가진 구조를 만들어 오스발트 라이프닝 현상을 배제해 나노패턴 제어를 쉽게 했다. 

제1저자인 배주열 UNIST 기계공학과 박사과정 연구원은 “개방계 거품을 구현하고 그 원리를 분석한 최초의 시도”라며 “이 거품으로 만든 나노 필름 구조가 증발하는 과정에서 물질을 주조하는 틀이 된다”고 설명했다.

김태성 교수는 “전통적 리소그래피(lithography) 기법과 달리 유연한 기판 위에서도 대면적으로 미세한 패턴을 그려넣을 수 있는 장점이 있는 기술”이라며 “쉽고 저렴하게 몇 분 만에 나노입자나 유기물을 포함한 다양한 물질의 나노 패턴을 만들 수 있어 미래형 기기 제작에 유용할 것”이라고 말했다. 

이번 연구는 네이처(Nature)의 자매지인 ‘네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)’ 7월 19일자 온라인판에 게재됐으며, 과학기술정보통신부·한국연구재단의 연구과제(중견연구, 기초연구실, 글로벌박사펠로우십)의 지원으로 이뤄졌다.


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