눈에 보이지 않는 빛을 내는 저독성 양자점 개발

이과대학 화학과 정광섭 교수 연구팀은 확장된 단파장 적외선 (Extended SWIR) 영역에서 빛을 내는 저독성 텔루륨화은 양자점을 개발했다. 이번 연구결과는 나노과학 분야에서 권위 있는 국제전문학술지인 ‘Nano Letters’에 게재됐다.

콜로이드 양자점(퀀텀닷)은 에너지 준위가 불연속적으로 나뉘는 특징을 갖고 있다. 물질의 크기를 조절함에 따라 흡‧발광 파장 영역대를 조절할 수 있는데, 이러한 양자점의 발광파장은 매우 높은 색 순도를 보여줄 수 있어 디스플레이와 태양전지를 포함한 다양한 산업에 활용도가 높다.

주로 가시광선 영역에서 흡광 및 발광을 갖는 양자점이 활발하게 연구되어왔는데, 최근에는 가시광선 영역을 넘어서 적외선 영역에서 감응하는 물질에 대한 수요가 늘고 있는 추세이다. 

양자점은 벌크 물질보다 더 큰 밴드갭 에너지를 가지기 때문에, 적외선 영역에서 감응하기 위해서는 벌크 밴드갭이 작은 물질을 활용해야 한다. 기존에 보고된 적외선 영역의 양자점은 주로 수은이나 납 칼코겐으로 독성이 높아 다양한 목적에는 활용되기 어려울 수가 있었다.

정광섭 교수팀은 근적외선(Near-IR) 영역에서만 주로 연구되었던 텔루륨화은 양자점의 정량 비율을 조절함으로써 흡‧발광 파장을 최초로 확장된 단파장 적외선 영역인 2.7μm까지 확장시키는데 성공했다. 또한 텔루륨화은 양자점의 표면에 황화은 쉘을 성장시켜 구조적인 안정성도 향상시킬 수 있었다. 연구팀은 텔루륨화은 양자점을 이용한 적외선센서 소자를 제작하여 적외선 광원을 전류로 변환하는 결과를 보고했다.
 
정광섭 교수는 “기존의 수은 및 납 칼코겐 양자점을 대체할 수 있는 저독성 물질인 텔루륨화은 양자점이 향후 적외선 센서, 적외선 바이오이미징, 적외선 광전자 장치 등에 사용될 수 있다는 가능성을 보여주었다.”며 “새로운 연구를 위해 함께 힘써온 김가현(석박통합과정, 화학과), 최동선(박사 후 연구원, 화학과), 엄소영(박사 후 연구원, 화학과) 및 송해민(석박통합과정, 화학과) 연구원에게 고마움을 전한다.”고 밝혔다.