커피가 증발하는 원리를 이용해 밝은 반도체 입자를 만들수 있게 됐다.

포스텍은 커피링 효과(coffee ring effect)를 이용해 아주 작은 반도체 입자인 양자점(퀀텀닷, quantum dot)의 배열법을 개발했다고 9일 밝혔다.

포스텍에 따르면 노준석<사진> 기계공학과·화학공학과 노준석, 조항진 기계공학과·첨단원자력공학부 교수, 김무환 교수, 한태양 첨단원자력공학부 박사, 노재범 기계공학과 통합과정 연구팀은 현탁액(suspension)이 증발할 때 일어나는 현상을 이용해 퀀텀닷 배열법을 개발했다.

수 나노미터(nm, 1nm는 10억분의 1m) 크기의 퀀텀닷은 유체가 흐르는 대로 잘 따라간다.

퀀텀닷 입자를 담은 현탁액이 증발하면 이 입자들은 모세관력에 의해 액체 방울의 가장자리와 같은 특정 영역에 자동으로 배열된다.

이 성질을 이용하기 위해 다양한 방법이 시도됐지만, 실제로 디스플레이에 활용할 수 있는 정도의 밝기 구현은 어려웠다.

지금까지는 고가의 장비를 이용해 퀀텀닷을 기판 위에 직접 찍어내는 방식이었기 때문에 제품 단가도 덩달아 높아졌다.

이러한 한계를 극복하기 위해 노준석·조항진 교수팀은 브이(V)자 구조물을 이용해 현탁액 증발 과정에서 퀀텀닷을 아주 작은 크기의 화소 형태로 배열하고자 했다.

연구 결과, 이 방식으로 제작된 퀀텀닷 화소의 밝기는 비교군보다 20배 이상 밝았으며, 각 화소 간 밝기 균일도는 98% 이상으로 매우 균일했다.

한편, 이번 연구는 미국화학회가 발행하는 국제학술지 ‘ACS 어플라이드 머터리얼즈 앤 인터페이시스(ACS Applied Materials and Interfaces)’에 최근 게재됐다.