차세대 페로브스카이트와 OLED의 장점을 모두 갖는 소자...네이처 나노테크놀로지 게재 과학기술정보통신부(이하 과기정통부)는 서울대학교 이태우 교수 연구팀이 금속 할라이드 페로브스카이트와 유기발광 소재를 결합한 고효율 장수명 하이브리드 탠덤 발광 소자 개발에 성공했다고 밝혔다. 차세대 태양전지 소재로 널리 알려진 페로브스카이트는 전기적 특성과 색 순도가 우수하고 가격이 저렴해 차세대 디스플레이 소자로 주목받고 있으나 기존 유기발광소자(OLED)보다 효율이 낮다는 한계가 있는 것으로 알려졌다. 이를 해결하는 방법 중 하나는 서로 다른 특성의 소자를 결합하는 탠덤(Tandem)구조를 이용하는 것이다. 하지만 용액공정으로 제작하는 페로브스카이트의 특성상 다른 소자와 적층하는 것이 매우 까다롭고, 단순히 적층하는 것만으로는 높은 색순도와 발광 효율을 갖게하는 것이 어렵다. 연구팀은 용액공정으로 하단의 페로브스카이트 나노 결정 단일소자를 제작한 뒤 증착공정으로 상단의 유기 발광 단일소자를 제작하는 새로운 디자인으로 탠덤 구조 페로브스카이트 발광 소자 제작에 성공했다. 연구팀은 광학 시뮬레이션을 통해 고효율·고색순도를 동시 구현하는 최적의 소자구조를 찾아 ‘하이브리드-
온도 변화로 입자 겉과 속 다른 코어 셸 구조 등 합성하는 기술 개발 MOF 소재 기반 촉매·센서·기체 저장장치 등 개발에 응용 가능 입자 안에 여러 MOF(금속-유기물 골격체) 소재를 원하는 형태로 섞는 합성 기술이 개발됐다. 화학반응 목적에 따라 서로 다른 종류의 MOF를 골라 배치할 수 있어 차세대 촉매 개발이나 센서 성능 향상에 기여할 수 있을 것으로 보인다. UNIST 화학과 나명수·민승규 교수 공동연구팀이 국제학술지인 네이처 커뮤니케이션에 새로운 MOF 합성 기술을 발표했다고 2일 밝혔다. 다공성 고체인 MOF는 기공 안에 기체를 가두거나 특정 기체만 잡아낼 수 있어 기체 저장장치, 센서, 촉매 재료로 주목받는 차세대 소재다. 기본 단위구조 여러 개가 이어진 형태로, 이 단위구조를 이루는 금속과 유기물의 조합이 바뀌면 단위구조의 모양이 바뀌거나 화학적 성질이 달라져 새로운 종류의 MOF가 된다. 연구팀의 기술은 온도를 변화시켜 기본 단위구조의 공간 분포를 조절할 수 있는 기술이다. 온도가 높으면 A조합 단위구조는 입자 바깥에서, B조합 단위구조 합성은 입자 안쪽에서만 일어나 코어 셸 구조가 된다. 반면 온도를 낮추면 A, B 단위구조가 골고루 섞인
헬로티 이동재 기자 | UNIST 에너지화학공학과 석상일 특훈 교수팀이 박막 태양전지 구성층 사이에 집중된 결함을 최소화할 수 있는 중간층의 생성 원리를 밝혀내고, 이를 페로브스카이트 태양전지에 적용해 25.8% 효율을 갖는 전지를 개발했다. 이번 연구로 개발된 전지의 효율은 전 세계에 논문으로 공식 보고된 전지 중에서도 최고 수준이다. 미국 재생에너지연구소에서 인증받은 공인 기록도 25.5%로 가장 높다. 이 중간층은 박막형태 이종소재 구성층 사이에서 완충재 역할을 해 결함을 획기적으로 줄인다. 결함은 내구성뿐만 아니라 전자의 흐름을 방해해 효율도 떨어뜨린다. 특히 구성 원소와 원자가 배열된 모양 자체가 다른 이종 소재가 맞닿는 지점에서는 배열이 찌그러져 원자가 빠지는 등의 결함이 쉽게 생긴다. 구성층끼리 약한 물리적 결합으로만 연결되기 때문이다. 연구팀은 전자전달층과 페로브스카이트 광활성층간에 생성된 이 중간층 물질을 실험을 통해 입증했다. 확인 결과 이 물질은 전자전달층과 광활성층을 원자 수준에서 결함 없이 연결했다. 포항가속기연구소 X-선 빔라인 등을 실험에 활용했다. 이러한 중간층은 전자전달층의 주석 성분 덕분에 만들어졌다. 주석(Sn)은 2가 양이
[첨단 헬로티] 기존 공정의 한계 극복하기 위해 새로운 타입의 마스크 활용하는 포토리소그래피 기술 개발 LG디스플레이는 산학 협력 차원에서 인큐베이션 과제 지원을 통해 연세대학교 심우영 교수(신소재공학과) 연구팀에서 수행한 연구 결과 가 세계적인 과학저널 네이처 커뮤니케이션즈 (Nature Communications) 최신호에 게재됐다고 13일 밝혔다. 이번 논문은 유연하고 투명한 타입의 새로운 포토마스크 를 이용하여 기존의 포토마스크로는 불가능했던 크기의 초미세 패턴을 구현하는 포토리소그래피(Photolithography) 기술 개발에 관한 것으로, 해당 기술은 LCD 뿐만 아니라 OLED에도 적용 가능하다. 포토리소그래피는 반도체나 디스플레이 제조 공정에서 포토레지스트라고 불리는 감광액을 실리콘 웨이퍼나 글라스 위에 얇게 바른 후, 설계된 패턴이 그려진 마스크를 올려 놓고 빛을 쬐어 회로를 형성하는 기술이다. 회로패턴이 만들어지는 형상은 포토마스크라고 불리는 핵심부품이 결정하게 된다. 금속패턴으로 만들어 놓은 포토마스크를 놓고 빛을 쬐어 생기는 그림자가 기판에 전사되며 이를 통해 원하는 전자회로를 단시간에 복사할 수 있기 때문에 대량 생산에 용이하다. 그
[첨단 헬로티] 머리카락 굵기 1/50, 혈액 변화 따라 로봇 형태 변형 박테리아를 모방해 표적약물을 전달할 수 있는 트랜스포머 나노로봇이 세계 최초로 개발됐다. 미국 서던 메소디스트 대학 김민준(45) 석좌교수팀이 개발한 이 로봇은, 머리카락 굵기의 50분의 1에 불과한 초소형으로, 혈액 등 유체 환경의 변화에 따라 자율적으로 형태를 변형하는 트랜스포머 기능을 갖췄다. 스스로 추진력을 조절해 제 몸 길이보다 먼 거리를 단 1초 만에 헤엄칠 수 있다. ▲ 편모 나노로봇의 운동 상태로, a)는 일반적인 궤적, b)는 감겨지는 궤적, c)는 지그재그로 수영하는 궤적이다. 한 궤적의 크기는 5미크론(μm)이다. 김 교수 팀은 살모넬라에서 추출 합성한 박테리아의 편모에 초상자성(superparamagnetic) 나노 입자를 붙여, 로봇이 체내외에 직접 약물을 전달할 수 있도록 설계했다. 초상자성 나노 입자는 외부 자기장의 유무와 상관없이 자기적 성질을 갖는 입자로, 분산력이 좋고 콜로이드 상태로 안정성이 뛰어나다. 자기공명영상(MRI) 조영제, 약물전달 등 생체의약 분야에 널리 쓰인다. 이에 박테리아 편모를 붙인 나노 로봇은 자기공명영상의 회전 자기장 내에서
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