구강희 교수팀 "스마트 도료·고분자 입자 분야 응용 가능"
나노 구조의 변화를 통해 실시간으로 색이나 모양을 나타낼 수 있는 기술을 울산과학기술원(UNIST) 연구진이 개발했다.
29일 UNIST에 따르면 에너지화학공학과 구강희 교수팀은 자연 현상을 모방해 블록공중합체를 이용한 광결정 구조를 큰 면적에서 자기조립화하는 기술을 만들었다.
블록공중합체는 두 개 이상의 다른 단량체가 블록 보양으로 공유결합한 형태를 말한다.
연구팀은 액체 방울 안에서 서로 섞이지 않는 액체와 블록공중합체를 활용해 상 분리(하나의 상을 형성하고 있는 물질계가 두 상으로 갈라지는 현상)를 촉진했다.
외부 조작 없이 자발적으로 조직화하는 블록공중합체의 자기조립을 통해 결함이 없는 수백 개의 광결정 구조를 만들어 냈다고 연구팀은 설명했다.
개발된 기술은 기존 방식과 달리 내부 나노 구조를 이용해 색을 만들어 내는데, 빛이 퇴색하지 않으면서 선명하고 지속 가능하다.
또 대면적으로 패턴화할 수 있어 디스플레이 기술에 적용할 수 있는 가능성도 크게 향상됐다.
이 기술은 외부 환경 변화에 따라 입자 내부에 형성되는 미세구조 크기를 바꿀 수 있는 고분자를 이용한다.
상태가 바뀌어도 본래대로 돌아갈 수 있는 폴리스타이렌-폴리바이닐피리딘 블록공중합체의 특징을 이용해 입자의 구조, 모양, 색상을 조정한다.
연구팀은 실시간으로 구조가 변하는 것을 모니터링한 결과 알코올 농도나 pH 값의 변화에 따라 나노 구조의 크기가 변하며 색상이 바뀌는 것을 확인했다.
특히 기술을 통해 만들어진 입자는 고체·액체와 결합한 '콘 아이스크림' 모양의 구조로, 유체의 진동을 시각화하고 외부 자극에 따라 모양과 색을 바꿀 수 있다.
구강희 교수는 "이번 연구를 통해 일반적으로 콜로이드 결정의 구조와 패턴 형성을 위해 필요했던 복잡한 공정 조건 없이도 스스로 조립되는 광학 입자를 만들어낼 수 있게 됐다"며 "스마트 도료와 고분자 입자의 다양한 분야에서 실질적인 응용이 가능할 것"이라고 말했다.
연구 결과는 나노 분야 국제 학술지 'ACS 나노'(ACS Nano)에 지난 2일 온라인으로 게재됐다.
연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단 한국도레이과학진흥재단의 지원을 받았다.
헬로티 김진희 기자 |
