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한국화학연구원, 광사태 나노입자 세계 최초 발견

바이오·의료, 첨단 IoT 분야 등…활용 범위 넓어

(대전=뉴스1) 심영석 기자 | 2021-01-14 14:13 송고
한국화학연구원 서영덕·남상환 박사 연구팀이 미국·폴란드 연구팀과 공동 연구를 통해 빛의 연쇄증폭반응 을보이는 광사태 나노입자가 세계 최초로 발견됐다. 사진은 이번 연구결과가 실린 네이처紙 1월14일자(영국시간)표지논문(사진제공:화학연) © 뉴스1

빛의 연쇄증폭반응을 보이는 광사태 나노입자가 세계 최초로 발견됐다.

한국화학연구원(이하 화학연)은 서영덕·남상환 박사 연구팀이 미국·폴란드 연구팀과 공동 연구를 통해 ‘툴륨(Tm)’이라는 원소를 특정한 원자격자 구조를 가진 나노입자로 합성하면 더 큰 에너지의 빛을 강한 세기로 방출하는 현상을 발견했다고 14일 밝혔다.

연구팀은 이러한 광학적 연쇄증폭반응을 일으키는 나노입자가 마치 빛이 눈사태를 일으키는 모습과 비슷하다는 점에 착안해 ‘광사태 나노입자(Avalanching Nano Particle ANP)’로 이름을 붙였다.  

연구팀이 발견한 것은 일단 빛이 나노 입자에 여러번 다중으로 흡수되면 나노입자를 구성하는 원자 격자 구조 속에서 빛의 연쇄증폭반응이 일어나 다시 더 큰 에너지의 빛을 강한 세기로 방출하는 광학현상이다.

따라서 광사태 나노입자에 레이저 포인터 수준의 약한 세기의 빛만 쪼여줘도 매우 강한 세기의 빛을 방출할 수 있다.

연구팀은 이 새로운 현상의 발견을 통해, 빛으로 보기 힘든 매우 작은 25nm 크기의 물질을 높은 해상도로 관측하는데 성공했다.
    
연구팀은 향후 화학연 페로브스카이트 태양전지 연구팀과 함께 전지의 효율을 높이는 응용연구를 진행할 계획이다.

광사태 나노입자는 기존 전지가 흡수·활용할 수 있는 빛의 영역보다 더 긴 파장의 빛도 흡수할 수 있기 때문에 전지의 효율을 높일 수 있다.

연구팀은 광사태 나노입자를 활용해 △체외진단용 바이오메디컬 기술 △레이저 수술 장비 및 내시경 등 광센서 응용기술 등으로 발전시킬 방침이다.

이를 위해 연구팀은 레이저 포인터보다 더 약한 세기의 LED 빛으로도 광사태 현상을 일으키기 위한 후속 연구를 진행 중이다.

오는 6월 하순 미국에서 해외 공동연구진과 첫 콘퍼런스를 개최할 예정이다.

화학연 서영덕 박사는 “이번 연구성과는 빛을 활용하는 모든 산업과 기술에 광범위하게 쓰일 수 있어 향후 미래 신기술로 활용될 가능성이 크다”고 밝혔다.

이번 연구결과는 네이처지 1월14일자(영국시간) 표지논문으로 게재됐다.






km5030@news1.kr