이온성 액체로 초고속 성장하는 고효율 원거리 광센서 기술

▲(왼쪽부터) 김도완 박사, 송진우 석사과정생, 이규상 교수, 장재원 교수, 박동혁 교수

국제공동연구팀이 이온성 액체를 활용하여 고효율 원거리 광센서를 초고속으로 성장시키는 기술을 개발했습니다. 박동혁 교수와 연구팀은 이 신기술이 학술지 '어드밴스드 옵티컬 머티리얼스'에 게재되었으며, 8월호 표지로 선정되었습니다. 박동혁 화학공학과 교수와 미국 버지니아 대학 이규상 교수, 김도완 박사, 동국대학교 장재원 교수, 인하대 송진우 석사과정, 김지연 박사과정 학생으로 이루어진 국제공동연구팀은 이온성 액체를 활용해 유기반도체 기반 마이크로 광도파관을 초고속으로 성장시키는 방법을 최초로 개발했습니다. 이 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단의 지원을 받아 진행되었습니다. 연구팀은 이온성 액체가 유기반도체를 육각기둥 형태로 성장시키는 동시에 중심부의 취약 부분을 풍화시켜 속이 빈 마이크로 튜브를 형성함을 발견했습니다. 이 유기반도체는 다양한 원소 치환을 통해 전기적, 광학적 특성을 조절할 수 있으며, 유연성과 가벼움, 낮은 원가로 인해 디스플레이, 태양전지 등의 분야에서 무기물 반도체를 대체할 수 있습니다. 속이 빈 마이크로 튜브 형태는 속이 꽉 찬 막대형보다 광도파 특성이 뛰어나 광 신호를 더욱 효율적으로 멀리 전송할 수 있습니다. 이를 통해 구조가 파괴되거나 변형될 수 있는 DNA, 단백질, 세포 등 생체물질이나 민감한 화학물질을 높은 효율로 검출할 수 있으며, 연구팀은 광도파관 한쪽 끝에만 검출하고자 하는 물질을 놓고 반대편에서 빛을 쬐어 해당 물질을 높은 효율로 감지할 수 있음을 입증했습니다. 이번 연구는 친환경적이고 신속한 광도파관 제작이 가능하다는 점에서 사회적·상업적으로 큰 의미가 있습니다. 박 교수는 이 기술이 다양한 생화학 타깃을 검출하는 데 사용될 수 있는 가능성을 제시하며 의료 및 환경 분야에서의 발전을 기대하고 있습니다. 연구팀은 앞으로 다양한 생화학 타깃 검출에 기술 적용을 확대할 계획입니다.

▲(왼쪽) 커버이미지 (오른쪽) 유기반도체 원격 센서 성장 메커니즘 및 광도파 특성 모식도