전자를 가둬둘 수 있는 ‘양자 우물형 전자 구조’를 가진 고분자 개념이 세계 최초로 국내 연구진에 의해서 실현되었다.
이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 오세정)이 추진하는 일반연구자지원사업(기본연구)의 지원을 받아 전남대 정현담 교수(45세)와 조선대 손홍래 교수(48세)의 주도로 구현되었다.
이 연구결과는 화학 분야의 대표적인 학술지인 ’미국화학회지 (Journal of the American Chemical Society)’ 5월 4일자 온라인 판에 게재되었다.
최근 들어 접거나 입을 수 있는 컴퓨터, 전자종이 등이 차세대 기술로 대두되면서 구부릴 수 있는 기판 위에서 동작할 수 있는 전자소자를 구현하기 위한 많은 연구가 이루어지고 있다.
이를 구현하기 위해서는 휘어지는 기판이나 특수한 제작공정에서도 기존 소자의 기능을 나타낼 수 있는 새로운 물질의 개발이 필요하다.
이에 따라 최근 전자기기에서 필수적 소자인 메모리를 플렉서블 기판 위에 구현하기 위한 신소재 개발에도 많은 연구진이 노력하고 있다.
플렉서블 기판 위에서 비휘발성 메모리 기능을 구현하기 위해서는 전하를 저장하고 유지할 수 있는 고분자 물질의 발명이 필요하다.
지금까지 전 세계 연구자들은 주로 무기나노입자를 기존 고분자에 섞고 무기나노입자에 전하를 저장하려는 시도를 해왔으나 이 경우 무기나노입자가 고르게 분포되지 못하고 고분자와의 결합이 약해 전기적 안정성이 떨어지는 문제가 있었다.
정현담 교수와 손홍래 교수 연구팀은 전자친화도가 우수하여 전자를 잡아둘 수 있는 사일롤 분자에 절연 특성이 우수해 전자의 이동을 막을 수 있는 -Si-O-Si- 다리를 삽입시켜 전자를 가둘 수 있는 구조를 가진 고분자를 구현하는데 성공하였다.
특히, 이 물질은 무기나노입자와 고분자를 단순히 섞는 기존 시도들과는 달리 사일롤 분자와 -Si-O-Si-다리가 화학적 결합을 이루고 있기 때문에 전기적.구조적으로 훨씬 안정성이 높다.
또한 연구팀은 고분자 소재의 구현에 그치는 것이 아니라 양자화학적 계산을 통해 전자를 가둘 수 있는 양자 우물형 전자 구조에서 전자가 어떻게 분포하는지를 이론적으로 확인하는데도 성공하였다.
연구팀의 이번 연구결과를 이용하면 보다 전기적인 안정성이 우수하고 제조 공정이 간편한 전하 저장 메모리 타입의 플렉서블 비휘발성 메모리 기술을 확보할 수 있을 것으로 기대된다.
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