liquid-free 표면 위에 놓여진 액체가 높은 접촉각을 갖으며 쉽게 표면으로부터 미끄러져 떨어짐을 보여주는 모습. KAIST 제공

KAIST 생명화학공학과 김희탁·김신현 교수 공동 연구팀은 물과 기름 등에 젖지 않는 저렴한 대면적 표면을 개발하는 데 성공했다. 이번 연구 성과는 나노기술분야 국제학술지인 에이씨에스 나노 8월 호에 게재됐다.

이중요각구조체는 버섯 모양의 구조체를 가진 표면으로 물과 기름처럼 표면에너지가 낮은 액체에 대해 젖지 않는 초발수성·초발유성을 갖는 매우 정교한 구조로 돼 있다. 기존 제작 방식은 여러 단계의 복잡한 공정을 거쳐야 한다는 단점과 더불어 유연하지 않고 비싼 실리콘 물질 정도만을 제작할 수 있다는 한계가 있다.

연구팀은 다른 방식으로 이중요각구조체를 제작하기 위해 아조고분자(아조벤젠 기능기가 고분자 곁사슬에 결합된 형태의 고분자)의 독특한 광학적 특성인 국부적 광유체화 현상에 주목했다. 광유체화 현상은 아조고분자가 빛을 받으면 마치 액체처럼 유체화가 되는 현상이다. 이 유체화는 빛을 흡수하는 아조고분자 표면의 얇은 층에서만 부분적으로 일어난다.

연구팀은 광유체화 현상을 아조고분자 원기둥 구조에서 일어나게 해 원기둥 윗부분 표면만 선택적으로 흘러내리는 방식으로 버섯 모양의 이중요각구조체를 형성했다. 연구팀이 제작한 구조체의 표면은 매우 낮은 표면에너지를 갖는 액체, 즉 핵산과 같이 표면에 금방 스며들려는 특성을 갖는 액체에도 뛰어난 초발수성·초발유성을 갖는다. 이 특성은 표면 물질이 고분자 기반이기 때문에 구부러진 상태에서도 유지될 수 있다. 또 연구팀의 구조체 제작은 아조고분자 원기둥 구조의 틀을 잡고 빛을 조사하는 정도의 간단한 과정만 거치기 때문에 경제적·실용적이다.

개발된 기술은 아조고분자의 광유체화 현상을 이용해 물과 기름에 젖지 않는 초발수성·초발유성 막을 개발한 것으로 얼룩과 부식 방지막 개발 등에 다양하게 응용될 것으로 연구팀은 기대하고 있다.

강정의 기자 justice@ggilbo.com