국내 연구진이 금 원자 수를 제어해 특정 파장의 빛을 유도해내는 기술을 개발했다.
개발 주역은 임동찬 재료연구소 선임연구원과 조신욱 울산대 교수, 김영독 성균관대 교수 공동 연구팀(이하 연구팀)이다.
연구팀은 금 입자 원자 개수를 38개로 조절해 특정 파장 빛을 띠는 반도체 특성 금 나노입자를 만드는 데 성공했다. 이 입자를 유기태양전지 소자에 적용하면 태양전지 효율을 종전보다 20% 이상 높일 수 있다.
인위적으로 원자 수를 제어한 금 나노입자는 태양 가시광과 같은 빛을 띠게 되고, 이를 유기태양전지에 적용해 외부 태양에서 흡수한 빛과 입자가 자체 발산하는 빛 두 가지를 모두 활용한 기술이다.
금속 전도체 특성을 갖는 금 입자는 전기·전자 소자 회로, 촉매는 물론이고 최근에는 광전자 소자에 많이 적용되고 있다.
연구팀이 개발한 금 나노입자는 기존 전도체 특성과 달리 반도체와 유사한 특성을 나타냈다. 원자 개수를 추가 제어하면 반도체 특성을 조절하는 것도 가능하다.
태양전지와 디스플레이, 바이오 이미징 등 금 나노입자를 적용한 새로운 시장을 창출할 수 것으로 기대되고 있다.
연구팀이 개발한 원자 38개의 금 나노입자는 크기가 약 1.6㎚ 초소형으로, 그 동안 금 나노입자를 태양전지 소자에 적용할 때 나타났던 균일 분산 문제도 해소할 수 있다.
연구팀은 원자 수를 제어할 때 나타나는 광학적 특성 분석 및 대량 생산 연구와 독이 없는 금 특성을 이용한 바이오 이미징 적용 연구도 진행 중이다.
이번 연구 성과는 어드밴스트 에너지 머터리얼스(Advanced Energy Materials) 온라인판에 실렸다.
임동찬 연구원은 “원자 개수 조절을 지금보다 더 자유자재로 하게 되면 기존에 알지 못했던 새로운 금 성질을 찾을 수 있을 것”이라며 “고가 소재인 금을 보다 효율적으로 폭넓게 사용할 수 있게 만드는 원천기술”이라고 말했다.
창원=임동식기자 dslim@etnews.com
