IBS, 신축성 나노소자 개발

[충청투데이 이정훈 기자] 국내 연구진이 늘리거나 구부려도 빛 감지 능력 뛰어난 신축성 나노소자를 개발했다.

8일 기초과학연구원(IBS)에 따르면 나노입자연구단 손동희 객원연구원(성균관대 전자전기컴퓨터공학과 조교수), 김대형 부연구단장(서울대 화학생물공학부 교수), 현택환 연구단장(서울대 화학생물공학부 석좌교수) 공동연구팀은 다양한 형태로 변형해도 가시광선 영역의 빛을 정밀하게 감지 가능한 신축성 나노소자를 개발했다.

이는 인공망막 구현, 신축성 광전자 소자 개발 등에 응용될 것으로 기대된다.

구 형태인 사람의 눈은 곡률변화에도 다양한 파장대의 빛을 어떠한 시력 저하 없이 정밀하게 감지할 수 있지만 전자소자는 형태가 변화하면 빛 감지 능력이 떨어진다.

연구진은 인체 눈의 기능성을 모사하기 위해, 양자점, 유기 반도체성 고분자, 고무처럼 탄성력이 있는 탄성중합체를 최적의 비율로 합성해 고신축성 반도체 양자점 나노복합소재를 개발했다.

이러한 소재 기반으로 제작된 능동 매트릭스형 다층구조 포토트랜지스터 어레이에 머신러닝기법을 적용해 형태가 변해도 다양한 빛을 정확하게 감지 할 수 있도록 했다.

연구진은 나노복합소재에서 나타난 탄성중합체 내의 양자점과 유기 반도체 소재 간의 상분리 현상에 주목했다.

소재가 늘어나면 양자점의 간격이 벌어지며 전기적 성능이 떨어지지만 유기 반도체 소재가 이 간극을 메꿔 소재가 늘어나도 빛을 전기로 안정적으로 변환할 수 있게 했다.

특히 연구진은 서로 다른 빛 감응성을 지닌 포토트랜지스터 어레이를 다층구조로 적층시켜, 물리적 변형을 가하면서 다양한 파장대의 빛을 감지시켰다.

이때 발생된 전기적 성능 저하를 머신러닝기법으로 정확도를 높였다.

이번에 개발한 포토트랜지스터 어레이를 구성하는 모든 소재는 반도체 공정과 호환이 가능하고, 소자 집적도를 크게 높일 수 있어 의미가 크다.

손동희 교수는 “고신축성 광전소재·소자 제작 기술과 머신러닝 기법 간의 융합은 인공망막 구현에 중요한 열쇠가 될 것”이라 말했다.

물리적 변형에 의해 저하된 성능을 머신러닝 기법을 통해 보정하는 기술. IBS 제공
물리적 변형에 의해 저하된 성능을 머신러닝 기법을 통해 보정하는 기술. IBS 제공

이정훈 기자 classystyle@cctoday.co.kr

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