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빛 따라 움직이는 고분자물질 이용해 나노구조체 제작한다

KAIST "새로운 광유도 임프린트 리소그래피 개발…100㎚ 이하 구조체 제작"

(대전=연합뉴스) 이주영 기자 = 국내 연구진이 빛을 받으면 액체로 변하고 빛을 따라 움직이는 광반응물질을 이용해 마이크로-나노구조체를 제작하는 기술을 개발했다.

한국과학기술원(KAIST) 생명화학공학과 김희탁 교수팀은 8일 가시광선 영역의 편광과 광반응물질 아조벤젠(Azobenzene)을 이용해 100㎚(나노미터=10억분의 1m) 이하 나노구조체를 만드는 새로운 임프린트 리소그래피 기술을 개발했다고 밝혔다.

새로운 임프린트 리소그래피 기술로 제작한 다양한 구조체
새로운 임프린트 리소그래피 기술로 제작한 다양한 구조체 [KAIST 제공=연합뉴스]

임프린트 리소그래피는 도장을 찍듯 각인된 모형의 틀에 액체를 채워 원하는 모양의 마이크로-나노 구조체를 제작하는 기술이다. 경제적이고 손쉽게 마이크로-나노 구조를 제작할 수 있어 기존 포토리소그래피 기술을 대체할 유망한 기술로 꼽힌다.

하지만 기존 기술은 열, 용매, 자외선 등을 사용, 물질을 수축시키는 특성이 있어 정확한 구조를 제작하기 어려운 한계를 지닌다.

연구진은 가시광선을 아조벤젠 고분자 물질에 쪼이는 방법으로 이 문제를 극복했다. 아조벤젠은 가시광선을 특정 방향으로 편광 시켜 쪼여주면 액체로 변하면서 빛의 방향으로 흐르는 특성이 있어 편광방향을 조절하면 움직임을 제어할 수 있다.

기존의 아조벤젠을 이용한 구조체 제작은 대부분 수평 방향으로 흐르는 현상을 이용했으나 연구진은 가시광선 편광을 이용해 아조벤젠이 수직 방향으로 흐를 수 있게 만들었다.

평평한 아조벤젠 위에 투명한 물질로 제작된 마이크로-나노구조체 모형을 올려놓고 가시광선 편광을 쪼이면 아조벤젠이 유채화 되면서 위에 놓은 모형의 공간을 채워 마이크로-나노 구조체가 결합한 다중 규모의 복잡하고 정교한 구조를 제작할 수 있다.

새로운 임프린트 리소그래피 기술 공정 개요도
새로운 임프린트 리소그래피 기술 공정 개요도빛을 이용해 아조벤젠 물질(PDO 3)을 수직방향으로 끌어올려 마이크로-나노 구조체를 제작하는 과정.[KAIST 제공=연합뉴스]

연구진은 새로운 임프린트 리소그래피 기술로 기존 기술의 물질 수축 문제를 극복, 100㎚ 이하의 나노구조체를 구현하는 데 성공했으며, 그 예로 물에 젖지 않는 초소수성 표면을 제작했다.

연구팀은 이 기술은 빛을 이용해 아조벤젠을 수직으로 끌어올려 마이크로-나노 구조체를 제작하는 방식이라며 앞으로 여러 응용분야에 쓰일 정교하고 다양한 마이크로-나노 구조체를 쉽게 제작하는 데 기여할 것으로 전망했다.

김 교수는 "아조벤젠 물질이 수평 방향으로만 물질 이동을 한다는 기존 틀을 깨고 수직 방향 이동을 규명했다"며 "이를 이용해 한 층 진보된 형태의 임프린트 리소그래피를 선보였다는 데 의의가 있다"고 설명했다.

KAIST 엔드-런(End-Run) 프로그램 지원으로 최재호(박사과정) 씨가 제1 저자로 참여한 이 연구는 나노분야 국제학술지 'ACS 나노(ACS Nano, 1월 12일자) 온라인판에 게재됐다.

KAIST 생명화학공학과 김희탁 교수
KAIST 생명화학공학과 김희탁 교수[KAIST 제공=연합뉴스]

scitech@yna.co.kr

<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지> 2017/02/08 09:52 송고

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