[대학저널 신효송 기자] DGIST(총장 신성철) 나노·에너지융합연구부 정순문 선임연구원 연구팀이 사탕에서 빛이 발생하는 원리를 모사한 미케노발광 색 조절 기술을 개발했다. 연구 성과는 재료과학 분야 세계적 권위의 국제학술지인 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)' 7월 19일자 표지논문으로 게재됐다.
정순문 선임연구원 연구팀은 윈터그린향이 포함된 사탕(Life Savors)을 깨물거나 부술 때 청색의 미케노발광이 발생하는 현상에 주목했다. 일반적으로 사탕을 구성하는 설탕 성분이 부서질 때 자외선 영역의 미케노발광이 발생하는 것으로 알려져 있다. 천연식물성 오일은 자외선을 흡수해 청색을 발생시키는 재료로서 윈터그린향과 같은 천연식물성 오일이 포함된 사탕이 부서질 때 청색의 빛을 발생한다.
연구팀은 이러한 현상을 미케노발광 연구에 접목해 단일 녹색 미케노발광 재료와 유기형광색소를 혼합해 기존 미케노발광 재료에서 나타나는 녹색빛은 흡수되고 붉은빛이 발생하도록 하는 색 조절 기술을 개발했다.
유기형광색소가 코팅된 기판에 미케노발광 재료(ZnS, 황화아연)와 실리콘 고무가 혼합된 재료를 바르면 실리콘 고무가 굳는 동안 고무보다 비중이 큰 미케노발광 재료는 기판 하단으로 가라앉는다. 유기형광색소는 그 위에 고르게 펴지며 자연적으로 이층구조가 형성된다. 기판에 기계적인 힘을 가하면 미케노발광 재료가 빛을 발생하는 발광층에서는 녹색빛이 발생하고 유기형광색소가 고무에 분산된 색 변환층에서 녹색빛을 붉은빛으로 조절할 수 있다는 사실을 확인했다.
이러한 실험을 통해 단일 미케노발광 재료에 유기형광색소의 배합 비율에 따라 다양한 색을 표현할 수 있고 유기형광색소의 확산을 통해 색 변환 효율도 높일 수 있다는 사실을 증명했다. 또한 이러한 구조가 전기를 흘려서 빛을 발생하게 하는 전계에서도 적용할 수 있어 미케노발광과 전기적 발광을 동시에 독립적으로 조절할 수 있는 패터닝을 구현한 하이브리드 소자도 개발했다.
미케노발광 재료에 따라 발생하는 빛의 색깔이 달라 지금까지 미케노발광 재료 개발에만 의존해왔던 기존 연구에 비해 이번 연구 결과는 유기형광색소를 접목한 다양한 색 표현이 가능해 미케노발광 색 조절 기술을 새롭게 개척했다고 평가받고 있다.
DGIST 나노·에너지융합연구부 정순문 선임연구원은 "널리 사용되고 있는 유기형광색소와 미케노발광 재료를 접목해 다채로운 색을 구현할 수 있다는 사실을 발견한 것이 이번 연구의 핵심"이라며 "미케노발광 현상을 이용한 에너지 및 환경 문제를 개선하는 연구를 지속적으로 수행할 것"이라고 말했다.
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