금속 나노입자, 머리카락 굵기 10만분의 1로 배열 성공

강태욱 서강대 화공생명공학과 교수

국내 과학자들이 주도한 국제 연구팀이 금속 나노입자를 머리카락 굵기의 10만 분의 1 간격으로 배열하는 데 성공했다. 이렇게 초미세간격으로 배열한 금속 입자들은 태양전지, 광센서 등으로 응용될 수 있다.

강태욱 서강대 화공생명공학과 교수팀과 미국 캘리포니아 버클리대 공동연구팀은 균일한 금속간 초미세간극(ultrasmall gap)을 이용한 금속센서를 대면적으로 제작하는 데 성공했다고 4일 밝혔다.

두 개 이상의 금속 나노 구조체 사이에 형성된 미세한 간극은 주변 전자기장을 강하게 증폭할 수 있어 태양전지, 메타물질 등 다양한 분야에서 각광 받고 있다. 하지만 금속기판을 계속해서 자르는 기존 방식은 작업공정이 매우 비싸고 비효율적인 문제가 있었다.

연구팀은 금속 나노입자에 껍질을 씌우고 입자들을 자가배열시킨 뒤 껍질만 선택적으로 제거하는 간단한 방법을 통해 1㎚(나노미터·10억 분의 1m) 크기의 초미세간극을 가진 금속 구조체를 넓은 면적으로 만들었다.

이렇게 만든 금속 구조체는 물리적·광학적 성질이 우수해 태양전지, 광촉매 분야는 물론 질병진단센서 등으로도 쓰일 수 있다.

강 교수는 “이번 성과로 현재 연구실 수준에 머무르고 있는 초미세간극 금속나노 소재 개발에 도움을 주어 나노바이오센서 분야의 실용화와 산업화를 앞당길 것을 기대한다”고 밝혔다.
연구결과는 재료분야 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스’ 5일자 표지논문으로 게재될 예정이다.

이우상 동아사이언스기자 idol@donga.com