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- 나노과학기술학과 김영준 교수 네이처 포트폴리오 등재
- 나노과학기술학과 김영준 교수님께서 네이처 포트폴리오에 나오셨습니다.
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- 작성일 2022-09-29
- 조회수 2125
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- 나노과학기술학과 배완기 교수 공동연구팀, 초고해상도 퀀텀닷 공정 기술 개발
- 서강대학교(총장 심종혁) 화공생명공학과 강문성 교수, 성균관대 나노공학과 배완기 교수, 울산과학기술대 화학과 김봉수 교수 공동연구팀이 퀀텀닷 발광 소재를 마이크로미터 수준의 폭과 간격으로 공정하는 초정밀 패터닝 방법을 개발했다고 26일 밝혔다. 퀀텀닷(수 나노미터 크기의 반도체 결정, 양자점이라고도 함)은 높은 발광효율과 높은 색 순도를 갖는 소재로, 보다 밝고 선명한 영상을 구현하는 데 쓰일 차세대 디스플레이 소재다. 특히 가상현실, 증강현실 등을 구현하는 미래형 초고해상도 디스플레이 구현의 핵심 소재로 최근 산업계와 학계의 관심을 받고 있다. 퀀텀닷 기반의 미래형 디스플레이 구현을 위해서는 빛의 삼원색인 적색, 녹색, 청색을 방출하는 퀀텀닷을 수 마이크로미터 수준의 폭과 간격으로 정밀하게 배치하는 초고해상도 패터닝 공정 개발이 필요한데, 해당 공정은 ▶카드뮴, 납, 수은 등의 중금속을 포함하지 않아 환경적 제약으로부터 자유로운 비중금속계 발광형 퀀텀닷 ▶오차 없이 높은 수율로 진행 ▶공정 과정에서 퀀텀닷 고유의 발광 특성(방출되는 빛의 색, 광 효율 등) 저하 없음이라는 조건이 필요하다. 공동연구팀은 퀀텀닷의 표면에 있는 리간드(퀀텀닷의 분산성 확보를 위해 표면에 도입된 유기물)와 선택적 광화학반응(빛이 조사됐을 때 진행되는 화학반응)을 일으켜 이웃한 퀀텀닷 간에 화학적 결합을 형성시키는 광가교 첨가제와 이를 활용한 초고해상도 퀀텀닷 광패터닝(자외선 노광을 통해서 소재의 패턴을 형성하는 기술) 공정 기술을 개발했다. 서강대 화공생명공학과 강문성 교수는 "개발된 패터닝 공정은 이미 반도체 및 디스플레이 산업에서 범용적으로 사용되고 있는 포로레지스트(photoresist) 패턴을 형성하는 공정과 본질적으로 같아 대면적의 기판에도 고해상도의 균일한 패턴 형성이 담보된 기술로 현장에서 이미 사용되는 설비들을 그대로 사용할 수 있다는 점에서 산업적 적용성이 높다"라고 평했다. UNIST 김봉수 교수는 "공정적용을 위해 양자점을 별도로 개질하는 대신 간단하게 첨가제를 사용하는 형태로, 여러 기업을 통해 이미 생산성이 담보된 고효율 발광형 양자점을 별도의 개질 없이 있는 그대로 사용할 수 있기에 산업적 임팩트가 있을 것으로 기대한다"고 전했다. 성균관대 배완기 교수는 "점점 커지는 미래형 디스플레이 시장에 실질적으로 기여할 수 있을 것"이라고 밝혔다.
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- 작성일 2022-09-27
- 조회수 2005
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- 성균나노과학기술원 배완기 교수, 황의헌 교수 공동 연구팀 초고해상도 대면적 양자점 패턴화 기술 개발
- 차세대 디스플레이의 핵심 소재인 양자점*을 상용화된 반도체 제조공정에 활용하여, 양자점의 물리적 특성 변화 없이 초고해상도로 패턴화하는 기술이 개발되었다. * 양자점 : 나노미터 크기의 반도체 나노 입자로서, 빼어난 색순도와 높은 효율을 지니는 미래형 디스플레이 핵심소재 배완기 교수 공동 연구팀(서강대학교 강문성 교수, 한국전자통신연구원 강찬모 박사)이 미래형 디스플레이 구현을 위한 핵심기술로 여겨지는 초고해상도 양자점 패턴화 기술을 개발했다고 밝혔다. 양자점은 빼어난 색 재현율과 높은 광효율을 가지고 있으며 용액 공정*이 가능하다는 특성으로 가상현실 또는 증강현실 디스플레이와 같은 초고해상도 차세대 디스플레이 구현을 위한 핵심 발광 소재로써 주목받고 있다. * 용액 공정 : 사용 재료를 유기용매 등을 이용해 액체화하여 기판위에 도포하는 방식 하지만 양자점 디스플레이를 만들기 위해서는 적･녹･청색의 양자점들을 일정한 순서로 배열하는 패턴화 공정이 필수적인데, 양자점의 고유한 전기적･광학적 특성을 유지하면서 패턴화하는 기술은 차세대 양자점 디스플레이 구현에 가장 어려운 과제로 남아있다. 이에 연구팀은 기존 양자점 표면의 분산 리간드에 광가교 리간드*를 도입하여 별도의 감광제** 및 가교제 등의 첨가물 없이 양자점만으로 패턴화가 가능한 이중 리간드 양자점 소재 기술을 제시하였다. * 리간드 : 양자점 표면에 함유하고 있는 유기물을 리간드라고 하며, 리간드의 구조에 따라 양자점의 분산 특성을 달리할 수 있음 (분산 리간드). 연구팀은 리간드 말단에 광감응 작용기를 도입하여 양자점들이 화학적 결합을 형성할 수 있도록 함 (광가교 리간드). ** 감광제 : 빛을 흡수하여 다른 분자에서 화학적 또는 물리적 변화가 일어나게 하는 물질 광가교 리간드가 도입된 양자점 박막에 자외선을 조사하면 이웃한 양자점의 리간드 간 가교가 일어나며, 이 경우 양자점 박막은 회로 패턴 형성 공정에 사용되는 용매에 대하여 구조적 저항성을 가지게 된다. * 용매 : 용액을 만들 때 용질(溶質)을 녹이는 액체 따라서 자외선이 조사되지 않아 구조적 저항성이 없는 부분의 양자점을 분산 용매로 제거하면 간단한 공정을 통해 패턴화된 양자점 박막을 얻을 수 있다. 이러한 패턴화 공정은 별도의 첨가물이 없기에 양자점 박막의 광학적 특성은 물론 전기적 특성까지 전혀 저해하지 않아 기존 포토리소그래피* 및 잉크젯 프린팅** 등 모든 용액 공정에 적용 가능함을 규명하였다. * 포토리소그래피 : 파장이 짧은 빛을 마스크에 통과시켜 기판 위에 회로를 새기는 공정 ** 잉크젯 프린팅 : 액체 상태의 발광 소재를 노즐을 통해 미세하게 분사하여 기판 위에 일정한 막을 형성하는 방법 이뿐만 아니라, 3,000ppi 이상의 고해상도 패턴화 기술을 요구하는 가상/증강현실 디스플레이 등 실질적인 차세대 디스플레이에 적용 가능한 기반을 마련하였다. 배완기 교수는 “연구팀이 제시한 초고해상도 비파괴 패턴화 기술은 광정보를 표현하는 디스플레이나 양자광원, 그리고 광신호를 전기신호로 바꾸어주는 광검출기 등 양자점을 이용한 모든 응용 분야에서의 활용 가능성을 증명한 것”이라고 전하였다. 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 나노·소재기술개발사업 등의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 나노 과학･기술 분야 국제학술지‘네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology)’에 8월 11일 온라인 게재되었다.
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- 작성일 2022-09-19
- 조회수 2125
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- 배완기 교수(성균관대학교), 강문성 교수(서강대학교), 강찬모 박사(한국전자통신연구원) 공동 연구팀 차세대 디스플레이 핵심기술 초고해상도 양자점 패턴화 기술 개발
- 국내 연구진이 차세대 디스플레이의 핵심 소재인 양자점을 초고해상도로 패턴화하는 기술을 개발했다. 한국연구재단은 배완기 교수(성균관대), 강문성 교수(서강대), 강찬모 박사(한국전자통신연구원) 공동 연구팀이 초고해상도 양자점 패턴화 기술을 개발했다고 25일 밝혔다. 양자점은 나노미터 크기의 반도체 나노 입자로, 빼어난 색 재현율과 높은 광효율을 가지고 있으며 용액 공정이 가능하다. 때문에 가상현실 또는 증강현실과 같은 초고해상도 디스플레이 구현을 위한 핵심 발광 소재로 주목받고 있다. 특히 최근에는 적･녹･청색의 양자점들을 일정한 순서로 배열하는 패턴화 공정 연구가 활발하다. 이 연구에서 가장 어려운 과제는 양자점의 고유한 전기적･광학적 특성을 유지하면서 패턴화하는 것이다. 이에 연구팀은 이중 리간드 양자점 소재 기술을 제시했다. 이 기술은 기존 양자점 표면의 분산 리간드에 광가교 리간드를 도입했다. 라간드란 양자점 표면에 함유한 유기물로, 분산라간드는 양자점의 분산 특성을 달리할 수 있다. 연구팀은 이 리간드 말단에 광감응 작용기를 도입하여 양자점들이 화학적 결합을 형성할 수 있도록 한 것이다. 그 결과 별도의 감광제 및 가교제 등의 첨가물 없이 양자점만으로 패턴화가 가능하다. 이 공정은 양자점 박막의 광학적 특성과 전기적 특성을 전혀 저해하지 않아 기존 포토리소그래피, 잉크젯 프린팅 등 모든 용액 공정에 사용할 수 있다. 또 3000ppi 이상의 고해상도 패턴화 기술을 요구하는 차세대 디스플레이에 적용 가능한 토대를 마련했다. 배완기 교수는 “이 기술은 양자점을 이용한 모든 응용 분야에서의 활용 가능성을 증명한 것”이라고 전했다. 강문성 교수는 “고해상도 디스플레이 및 초고해상도 광검출기 상용화에 이바지할 수 있을 것”이라고 말했다. 한편 이번 성과는 나노 과학･기술 분야 국제학술지‘네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology)’에 11일 온라인 게재됐다. 자세한 내용은 첨부 파일을 참고 해주시기 바랍니다.
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- 작성일 2022-08-26
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- 성균나노과학기술원 안성필 교수 및 약학대학 김기현 교수 공동연구팀, 천연물을 이용한 고효율 나노발전기 개발
- 성균나노과학기술원 안성필 교수 및 약학대학 김기현 교수 공동연구팀, 천연물을 이용한 고효율 나노발전기 개발 차세대 웨어러블 전자기기의 전기공급원으로 활용이 가능한 항균 나노발전기 성균나노과학기술원 안성필 교수 및 약학대학 김기현 교수 공동연구팀(제1저자 성균나노과학기술원 박도권 연구원, 공동 제1저자 약학대학 홍주현 연구원)은 자연에서 유래한 항균 활성을 보이는 천연자원과 생체적합 고분자를 새롭게 혼합하여 웨어러블 전자기기의 전기공급원으로 활용 가능한 고효율 나노발전기를 개발했다고 밝혔다. 진동, 충격, 굽힘 등의 다양한 운동에너지로부터 전기에너지를 얻을 수 있는 나노발전기는 사람들의 일상생활 속에서 발생하는 크고 작은 운동에너지를 인간에게 유용한 전기에너지 변환할 수 있어 차세대 신재생 에너지원으로서 최근 크게 주목받고 있다. 그리고, 이를 사람이 착용 가능한 차세대 웨어러블 전자기기의 전기공급원으로 활용하고자 하는 연구가 최근 몇 년 사이에 굉장히 활발히 이루어지고 있다. 나노발전기 중에서도 소재 간에 접촉에 의한 마찰로부터 전기에너지를 수확하는 기술을 마찰전기 나노발전기(triboelectric nanogenerator)라고 부른다. 이러한 마찰전기 나노발전기를 사람이 착용이 가능한 웨어러블 전자기기의 전기공급원으로 사용하기 위해서는 크게 2가지 기술 요소들이 필요하다. 첫 번째는 사람의 움직임으로부터 발생하는 마찰운동에너지를 가장 효율적으로 전기에너지로 변환할 수 있게끔 하는 접근 방법이다. 두 번째는 사람 피부와 바로 접하는 곳에 부착해서 사용해야 하기 때문에 피부에 대한 독성이 낮아야 하고 외부로부터 전파될 수 있는 균에 대한 항균 능력이 필요하다. 안성필 교수와 김기현 교수 공동연구팀은 항균 작용을 지닌 느릅나무 껍질 추출물과 피부무독성 생분해 고분자인 폴리카프로락톤(PCL)을 합성한 후 이를 직경 100nm 수준(머리카락 굵기의 1000분의 1 수준)의 나노섬유로 이루어진 부직포로 개발하였다. 그리고 이렇게 제작한 천연물 기반 부직포를 마찰전기 나노발전기 소재로 활용하였다. 개발한 천연물 기반 마찰전기 나노발전기를 신발 깔창에 적용했을 때 사람이 걷거나 뛸 때 걸음당 최대 80V의 전기에너지를 얻을 수 있었고 동시에 적용된 천연물(느릅나무 껍질 추출물)이 지닌 항균 능력을 통해 무좀균도 억제할 수 있었다. 안성필 교수는 “부직포를 구성하는 섬유의 직경이 얇을수록 더욱 많은 마찰면적을 지닌 것에 착안하여 우리 연구실에서 독자적으로 보유한 용액방사 기술 및 세계 최고 수준의 나노섬유 제조 노하우를 바탕으로 직경 100nm의 초미세 섬유들로 구성된 천연물 부직포를 개발하였다.”라고 말했다. 또한 김기현 교수는 “본 연구에서 적용된 천연 소재인 느릅나무 껍질은 ‘유근피’라는 한약재로 예로부터 위장관 관련 질환 및 염증 완화, 이뇨 작용에 사용되어왔다. 또한 느릅나무 껍질은 천연 항균 소재로도 주목받고 있는데 본 연구는 한약재로 사용되는 천연자원을 마찰전기 나노발전기에 적용하여, 그 응용성 범위를 확대한 점에 큰 의의가 있다”라고 말했다. 마지막으로 이번 연구의 제1저자인 박도권 박사과정 학생은 “현재 나노발전기가 미래 친환경 전기에너지원으로 연구되기 위해서는 아직 해결되어야 할 과제가 많다”며 “본 연구가 친환경 나노발전기 연구의 새로운 방향성을 재시해 주길 바란다”고 말했다. 본 연구는 한국연구재단 이공분야기초연구사업(2021R1F1A1061404), 기초의과학연구센터(MRC)사업(2019R1A5A2027340), 중견연구자지원사업(2021R1A2C2007937)의 지원을 받아 수행되었다. 이번 연구는 에너지분야 세계적인 학술지인 나노에너지(Nano energy, IF: 19.069)에 6월 1일 게재됐다.
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- 작성일 2022-07-13
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- 성균관대–SH ENERGY SOLUTION(주), 태양전지를 활용한 CO2 절감 수소저장 시스템 개발 관련 업무협약 체결
- 성균관대–SH ENERGY SOLUTION(주), 태양전지를 활용한 CO2 절감 수소저장 시스템 개발 관련 업무협약 체결 성균관대학교(총장 신동렬)와 SH ENERGY SOLUTION㈜(대표 안상기)은 5월 10일(화) 오전, 성균관대 자연과학캠퍼스 제2종합연구동 회의실에서 ‘태양전지를 활용한 CO2 절감 수소저장 시스템 개발’ 연구를 위한 업무협약을 체결했다. 협약식에는 성균관대 SAINT 이성주 부원장, 전일 교수, SH ENERGY SOLUTION㈜ 안상기 대표 그리고 최병원 이사 등이 참석하였다. 향후 두 기관은 태양광으로 수소를 획득 및 발전해 데이터센터에 연계하는 그린에너지 저장에 관한 연구를 활발히 진행할 예정이다. SH ENERGY SOLUTION㈜는 앞서 1월 태양전지 및 광전수분해 관련 기술을 성균관대 전일 교수로부터 기술이전하였으며, 이번 산학협력 과제를 통해 2년간 연구비를 지원해 친환경 CO2 절감 수소저장 시스템을 추가적으로 개발한다는 계획이다. 한편 SH ENERGY SOLUSTION㈜은 대체에너지 개발을 통해 탄소배출 감소를 이끌어나가기 위해 힘쓰고 있는 회사로 강원도 태백의 폐탄광 지역을 활용한 데이터 센터 건립을 추진 중이며, 외기 냉각방식의 기본안과 더불어 태양광의 최대 발전 효율을 끌어올려 PUE 1.1 이하의 데이터센터 구축을 계획하고 있다.
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- 작성일 2022-05-11
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