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한미 연구진, 플렉시블 복합산화물 박막 제작 성공
 

한국과 미국 연구진이 플렉시블 복합산화물 박막을 제작하는데 성공했다.

이 박막은 ‘떼어 붙이는’ 것이 가능해 다양한 방법으로 결합, 여러 가지 특성을 동시에 갖는 새로운 전자기소재를 개발할 수 있다.

한국원자력연구원(원장 박원석)은 신소재융합기술연구부 이준혁 박사와 미국 메사추세츠공과대(MIT) 김지환·금현성 박사, 위스콘신주립대의 엄창범 교수로 구성된 국제 공동연구팀이 ‘떼어 붙이는’ 단일 복합산화물 멤브레인(박막)을 제작해 이들을 결합하는 새로운 공정을 개발했다고 13일 밝혔다.

연구진이 개발한 '떼어 붙이는' 공정의 비법은 그래핀에 있다. 기존 복합산화물 박막은 기판에 고정돼 있어 떼어내는 것이 불가능해 다른 종류의 박막과 결합시키는 것이 매우 어려웠다.

연구진은 이와 다르게 기판 위에 그래핀을 부착하고 그 위에 복합산화물 박막을 합성했다. 기판과 박막 사이에 약하게 붙어있는 그래핀을 활용한 덕분에 테이프처럼 약 1㎠ 크기의 박막을 기판에서 분리해낼 수 있었다.

연구진은 이 같은 방법을 활용해 압전성을 가지는 납 마그네슘 니오베이트-납 티탄산염(PMN-PT)과 티탄산바륨(BaTiO3), 유전체인 스트론튬타이타네이트(SrTiO3), 자기변형성을 띠는 코발트산화철(CoFe2O4, CFO)과 이트륨 철 가닛(YIG) 등으로 구성된 다양한 ‘떼어 붙이는’ 기능성 복합산화물 박막을 제작했다.

기판에서 떼어낸 ‘프리스탠딩(Freestanding)’ 상태의 박막은 유연성이 뛰어나 스마트폰 또는 모니터에 사용되는 플렉시블 디스플레이에 활용될 수 있고, 피부, 눈, 의류 등에 부착할 수 있는 웨어러블 전자기기의 제작에도 응용될 수 있다.

또 박막은 종류별로 다른 특성을 갖고 있어 반도체 공정에서 다양하게 쓰인다. 연구진은 떼어낸 박막을 레고블럭을 조립하듯 서로 붙여 새로운 소재를 탄생시켰다. 이 소재는 결합된 두 복합산화물의 특성을 모두 갖기 때문에 효과가 극대화된다.

이준혁 박사는 “이번 연구로 모든 전자기적 특성을 가진 ‘만능’신소재 탄생의 길이 열렸다”며 “국제공동연구를 통해 ‘떼어 붙이는’ 공정을 발전시켜나가 점차 상용화될 플렉시블 전자기기에 광범위하게 활용될 수 있는 신소재를 개발해 나가겠다”고 말했다.

이번 연구 결과는 과학 분야 최고 국제전문학술지‘네이처(Nature)’ 최신호에 게재됐다.

뉴스1 <뉴스커넥트>를 통해 제공받은 컨텐츠로 작성되었습니다.

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