한국연구재단(이사장 노정혜)은 박남규 서울대 전기정보공학부 교수 연구팀이 금속 나노입자를 사용한 고품질 저비용 식각기술을 개발하고 이를 통해 반사와 산란 색상이 각각 다른 투명 컬러필터와 암호화된 나노 QR코드를 제작했다고 15일 밝혔다.
빛의 흡수, 산란, 반사 및 투과 등 다양한 특성을 제어할 수 있는 특정한 나노구조나 메타물질을 대량으로 만들기 위해 나노입자를 마스크로 사용하는 식각기술이 이용된다.
저렴하고 대면적 구현이 가능하다는 장점이 있지만 컬러필터, 디스플레이, 태양전지, 광센서, 광암호화 등에 접목하기 위해서는 낮은 균일성과 정밀도가 걸림돌이었다.
연구팀은 폰(체스 말 가운데 하나)을 본 떠 알루미늄 복합체로 된 원통 위에 구형의 금 나노입자를 올린 구조체를 핸드폰 화면크기 면적에 성공적으로 식각하는 공정을 개발했다.
금 나노입자의 반지름과 원통의 높낮이를 조절함으로써 가시광~근적외선 영역에서 빛의 산란, 반사, 투과 특성을 광범위하게 제어하는 데 성공했다.
실제 이같은 나노 폰 구조체를 적용한 컬러필터를 제작, 높은 투과성과 함께 고순도 반사색 및 산란색이 나타나는 것을 확인했다.
이와 함께 나노 폰 구조체 필름에 특정한 패턴으로 배열한 QR 코드를 투사하고, 구조에서 나타나는 반사색과 산란색의 상보적 색 특성을 이용한 홀로그램용 QR코드 암호화 시스템의 가능성도 제시했다. 새로운 고정밀 나노 식각 공정을 개발해 높은 측벽 수직성과 종횡비의 나노 폰 복합 구조체를 대면적으로 구현하는데 성공했다. 향후 칼라필터, 디스플레이, 광센서, 광 암호화 등 다양한 광학 응용소자 개발의 토대가 될 것으로 기대한다.
이번 연구성과는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진한 글로벌 프론티어사업 지원으로 이뤄졌으며, 국제학술지 '어드밴스드 머티리얼스'에 지난달 18일자로 온라인 게재됐다.
충청=강우성기자 kws9240@etnews.com