국내 연구진이 흑연을 이용해 발광 효율이 높은 그래핀 양자점을 세계 최초로 개발했다.
KAIST는 신소재공학과 전석우 교수와 물리학과 조용훈 교수, 전기및전자공학과 유승협 교수 공동연구팀이 그래핀의 원재료인 흑연에 염분과 물만을 이용해 흑연층간 화합물을 합성하는 친환경적인 방법으로 그래핀 양자점을 개발했다고 28일 밝혔다.

양자점은 구 형태로 이뤄진 수 나노미터(㎚, 10억 분의 1m) 크기의 반도체 나노입자로 높은 효율과 빠른 광자 방출 등으로 차세대 양자정보 통신 기술로 주목받고 있다. 이번에 개발된 양자점은 지름이 5㎚로 크기가 균일하면서도 높은 양자 효율을 보였다.

특히 기존 양자점과 달리 납이나 카드뮴 등의 독성 물질이 포함돼 있지 않고 자연에서 쉽게 얻을 수 있는 재료로만 만들어져 적은 비용으로도 대량생산이 가능할 전망이다.

연구팀은 이와 함께 그래핀 양자점의 발광 메커니즘도 규명했다. 이를 통해 휴대전화 디스플레이의 최대 밝기인 수백 칸델라(cd/㎡)보다 높은 1000 칸델라 이상의 높은 휘도를 갖는 그래핀 양자점 LED를 개발, 상용화 가능성을 입증했다.

전석우 교수는 “기존 LED의 발광효율에는 못 미치지만 향후 더욱 향상될 가능성이 많다”며 “그래핀 양자점을 활용하면 종잇장처럼 얇은 디스플레이는 물론 커튼처럼 유연한 소재에도 원하는 정보가 표시되는 기술도 가능할 것”이라고 말했다.

이번 연구결과는 나노기술 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 옵티컬 머티리얼스(Advanced Optical Materials)’ 8월 20일자 온라인판에 게재됐다.

유주경 기자 willowind@ggilbo.com