국내 연구진, 형광체 발광효율 4배 개선(김동하 교수)

국내 연구진이 발광소재·태양전지·바이오센싱 및 생체분자영상 등에 쓰이는 형광체의 발광 효율을 4배 가까이 높일 수 있는 나노구조체를 개발했다.

이화여대 화학나노과학과 김동하 교수팀은 금 나노입자의 표면 플라즈몬 공명 현상을 이용해 이 같은 기술을 개발했다고 6일 밝혔다. 표면 플라즈몬 공명은 금속 전자 진동이 입사광과 일치해 빛 에너지가 증폭되는 현상이다. 에너지를 주고받는 두 형광체와 핵을 구성하는 금 나노 입자 사이의 간격을 최적화하는 것이 관건이다. 이 간격에 따라 발광 효율이 달라지기 때문이다. 연구진은 최적의 간격을 찾은 뒤 절연체인 실리카(SiO)를 채워 고정했다.

기존에도 에너지를 주는 형광체(주개)와 금 나노 입자 사이의 간격을 제어한 발광 효율 개선 기술은 있었지만 연구진은 에너지를 받는 형광체(받개)와 주개 사이의 간격도 제어했다.

김 교수는 “디스플레이뿐만 아니라 생화학적 센서, 태양전지 분야에서 광범위하게 응용될 것”이라고 밝혔다. 기술 실용화를 위해서는 소재 구조·조성 최적화와 경제성 확보가 필요할 것으로 내다봤다. 소재 구조와 조성을 최적화하면 맞춤형 소재 개발에도 기여할 수 있다.

연구는 미래창조과학부 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업 지원으로 수행됐고, 네이처 자매지 사이언티픽 리포트 4월 22일자에 실렸다.