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김봉수 교수 연구팀, 그래핀을 이용한 플렉서블 전계방출 디스플레이(FED)용 이미터 전극 개발
-『Advanced Materials』온라인판 11월 5일자 게재 -
우리대학 화학과 김봉수 교수 연구팀이 新소재 그래핀 위에 코발트 게르마늄 나노선을 성장시켜 ‘차세대 플렉서블 전계방출 디스플레이’용 이미터 전극을 개발했다. ‘차세대 플렉서블 전계방출 디스플레이(FED)"용 고효율 · 고내구성 이미터(Emitter) 전극 기술이 개발되어, 향후 초박형(超薄形) 두루마리 컴퓨터 · TV, 3차원 디스플레이 등 다양한 분야에 응용될 것으로 기대된다.
‘꿈의 디스플레이로’로 불리는 전계방출 디스플레이(Field Emission display, FED)는 LCD보다 얇게, 브라운관 화질보다 선명하게 화면을 구현할 수 있고, 전력소모가 LCD의 1/4, PDP의 1/6밖에 안 들며 내부에 수은 등 공해 물질이 전혀 없는 친환경 디스플레이다. 특히 휘도가 아주 높아서 차세대 3차원 디스플레이를 구현할 수 있다.
FED는 상하 기판 사이에 진공으로 채워진 구조로 되어있으며, 상판(양극판)에는 형광체가 도포되어 있고, 하판(음극판)에는 미세한 마이크론 크기의 전자발사체(Emitter) 들이 무수히 형성되어 있다.
우수한 FED를 만들기 위해서는 고효율․안정한 구조의 이미터가 무엇보다 중요한 데, 지금까지 이미터 재료로서 주로 연구되던 탄소나노튜브(CNT)는 깜빡거림 및 내구성 등의 문제점을 가지고 있었다.
김봉수 교수 연구팀은 새로운 이미터 재료로 최근 新소재로 각광받고 있는 그래핀과 단결정 코발트 게르마늄 합금을 활용하여, ‘플렉서블’하면서 ‘효율적인’ 전계 방출 디스플레이 개발의 새로운 전기(轉機)를 마련했다.
그래핀은 흑연에서 얇은 한 층을 떼어낸 것으로 투명하고 수 nm이하의 초박형 제작이 가능하며, 뛰어난 전기전도성과 열전도성을 지니고 있어 고성능 투명전극으로 적합하다. 금번 연구팀은 큰 종횡비를 가지고 화학적 및 열적 내구성이 매우 우수한 단결정 코발트 게르마늄 합금 나노선을 최초로 개발했고, 이를 다층 그래핀 위에 수직으로 성장시키는 데 성공했다. 이 구조는 탄소나노튜브(CNT)에 필적하는 뛰어난 전계방출 특성을 보이면서 보다 우수한 내구성을 가지는 것으로 나타났다.
김봉수 교수는 "투명하고 구부릴 수 있는 그래핀 전극 위에 코발트 게르마늄 합금 나노선을 결합시켜 개발된 고효율 전계 방출 이미터는, 초박형 두루마리 컴퓨터·TV 및 3차원 디스플레이 등의 다양한 응용이 가능하여 차세대 디스플레이 시장을 선도할 수 있는 핵심 원천기술이 될 것이다.“라고 밝혔다.
한편, 이번 연구결과는 신소재 분야의 세계적 학술지인 "어드밴스드 머티리얼즈 (Advanced Materials)"지 온라인판 11월 5일자에 게재되었고, 현재 국·내외 특허 출원 중이다.
2009.11.13
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물리학과 신성철 교수, 대한민국 학술원상 수상
우리학교 물리학과 신성철 교수가 제54회 대한민국 학술원상을 수상했다. 이 상은 매년 학술연구나 저작이 탁월해 국내 학술 발전에 크게 기여한 학자에게 대한민국 학술원(회장 김상주)이 수여하는 것으로, 1955년 이후 총 204명의 수상자를 배출했다.
시상식은 9월 17일 오후 2시, 한승수 국무총리가 참석한 가운데 학술원 2층 대회의실에서 열렸으며, 올해 수상자는 △자연과학 기초 부문 KAIST 신성철 교수 및 포스텍 남홍길 교수, △인문학 부문 성균관대 이한구 교수 △자연과학 응용 부문 서울대 조종수 교수 등 4명이다. 이들 수상자에는 상장과 메달, 상금 5000만원이 각각 주어졌다.
물리학과 신성철 교수는 국내 학자로는 처음으로 나노 자성체에 관한 연구를 시작해 나노자성박막의 자기물성 규명, 자구(magnetic domain) 이미지 측정 및 스핀 동력학 분야 등에서 280여편의 많은 논문을 발표해 업적을 인정받았다. 국내 자기물성 연구분야에서의 대표적 물리학자라는 점을 인정받아 상을 수여받게 된 것이다.
한편 신성철 교수는 부산 벡스코에서 열리는 제19회 ‘국제자성(磁性)학회 학술대회(The International Conference on Magnetism)’ (2012년 7월 개최) 의장에 선출됐다. 특수 철강 개발, 메모리 개발 등 다양한 분야를 다루는 이번 대회는 1958년부터 3년마다 열리고 있는데 아시아 국가에서는 일본에 이어 두 번째로 열리는 행사다.
2009.09.22
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홍순형칼럼 풍요로운 미래 열어줄 "나노융합기술"
우리학교 홍순형 교수(신소재공학과, KAIST 나노융합연구소장)가 IT일간지 <전자신문> 2009년 09월 18일자에 "풍요로운 미래열어줄 "나노융합기술""이란 제목의 칼럼을 기재했다.
제목 [ET단상] 풍요로운 미래 열어줄 "나노융합기술"
신문 전자신문
일시 2009/09/18
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http://www.etnews.co.kr/news/detail.html?id=200909170118
2009.09.18
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유룡 교수, 나노판상 제올라이트 촉매 물질 합성 성공
화학과 유룡(54)교수가 특수한 계면활성제 분자와 실리카를 조립하는 새로운 방법으로 세계 최초로 2나노미터(nm) 극미세 두께의 나노판상형 제올라이트 촉매 물질을 합성하는데 성공했다.
이 연구결과는 세계 최고 권위의 과학저널인 ‘네이처(Nature)지’ 10일자에 게재됐으며, 이 논문은 세계 과학계에서 저자의 위상과 연구결과의 과학적 중요성을 인정받아 네이처 인터뷰 기사로 소개되는 영예를 얻었다.
이번에 합성된 제올라이트는 2nm두께의 판상으로, 제올라이트 물질에 대해 이론적으로 예상할 수 있는 최소 두께다. 또한 이렇게 얇은 두께임에도 불구하고, 이 물질은 섭씨 700도의 고온에서도 높은 안정성을 나타냈다.
연구를 주도한 유교수는 “이처럼 극미세 두께의 제올라이트 물질은 분자가 얇은 층을 뚫고 쉽게 확산할 수 있기 때문에 석유화학공정에서 중질유 성분처럼 부피가 큰 분자를 반응시키는 촉매로 사용될 수 있다. 특히 이 제올라이트 촉매는 메탄올을 가솔린으로 전환시키는 화학공정에서 기존의 제올라이트 촉매에 비해 수명이 5배 이상 길어, 촉매 교체 주기를 연장시킬 수 있기 때문에 경제효과가 매우 높다.”라고 연구의의를 설명했다.
이번 연구결과는 앞으로 대체에너지 자원개발과 녹색성장에 적합한 친환경 고성능 촉매 개발연구에 직접적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
유교수팀이 독창적으로 설계한 계면활성제 분자는 머리 부분에 제올라이트 마이크로 기공(micropore)유도체를 포함하여 제올라이트 골격의 형성을 유도하고, 꼬리 부분에 긴 알킬(alkyl) 그룹이 연결되어 제올라이트의 마이크로 기공보다 더 큰 메조 기공(mesopore)을 규칙적으로 배열할 수 있도록 했다.
이러한 독창적인 물질 설계는 제올라이트 합성 메커니즘에 대한 과학적 지식을 넓히는 획기적인 연구 결과로서, 향후 다양한 구조의 다른 물질을 합성하는 새로운 분야를 개척한 선구적인 성과라고 평가할 수 있다.
유교수는 2000, 2001년에 국내 최초로 2년 연속 ‘Nature’지에 메조다공성 실리카와 메조다공성 탄소에 대한 논문을 게재했고, 2003년과 2006년에 ‘Nature Materials"지에 고분자-탄소 복합물질과 메조다공성 제올라이트에 관한 논문을 게재한 후, 이번에 세 번째로 ’Nature"지에 책임저자(교신저자)로 논문을 게재하는 쾌거를 올렸다. 이것은 국내 과학자도 세계 과학을 선도하는 그룹의 반열에 올랐다는 것을 의미하며, 우리나라 과학의 우수성을 전 세계에 알리는 기회가 됐다.
이 연구는 교육과학기술부(장관 안병만)와 한국연구재단(이사장 박찬모)이 추진하는 ‘국가과학자지원사업’의 지원을 받아 이뤄졌다. 또한 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 ‘세계수준의 연구중심대학(WCU, World Class University)육성사업’과 나노기술육성사업(나노팹사업)에 따른 결실이다. 이번 연구에서 유 교수팀은 KAIST 부설 나노팹센터와 테라사키교수 연구팀의 협조로, 전자현미경을 통해 물질의 세부구조를 분석하였다. 특히 나노팹의 높은 기술력은 연구시간을 최대로 단축시켜 단시간에 훌륭한 연구 성과를 도출할 수 있도록 했다.
2007년 국가과학자로 임명된 유교수의 주도 하에, KAIST 최민기 박사, 나경수연구원(화학과 박사과정), 김정남연구원(화학과 박사과정)이 연구를 수행하고, 분해능이 높은 현미경 사진으로 구조를 확인하기 위해 스웨덴 스톡홀름대학교의 오사무 테라사키 교수와 야수히로 사카모토 박사가 추가로 참여했다. 테라사키 교수는 현재 스웨덴 스톡홀름대학교 석좌교수로, WCU사업의 지원을 받아 올해부터 KAIST EEWS(Energy, Environment, Water and Sustainability)학과에 겸임교수로 재직하고 있다.
이번 연구결과는 세계 수준의 연구중심대학과 세계적인 나노과학기술 육성을 위한 정부의 지원으로, 우리나라 과학기술의 수준을 한 단계 발전시킨 결과로서, 국내 기술력과 해외 우수 연구자들의 연구능력과 기술력을 통합한 국제공동연구의 모범사례로 평가된다.
2009.09.10
조회수 21108
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KAIST, 과학기술의 사회통합을 위한 국제 학술회의 개최
- 오는 20일(목)부터 4일간‘ICISTS-KAIST 2009’ 개최
우리대학은 순수 비영리 학생단체인 ICISTS가 미래 과학기술의 전망을 예측해보고 토론하는 ’아이시스츠-카이스트 2009(ICISTS-KAIST 2009)‘를 오는 20일(목)부터 4일간 개최한다.
ICISTS-KAIST는 사회 속에서 접하고 있는 과학기술을 전문가와 대학생이 다양한 관점에서 토론할 수 있도록 마련한 자리다.
사회와 과학은 서로 상호적인 관계임과 동시에 생활 모든 곳에 녹아 있음에도 불구하고, 사회 속의 과학은 일부만이 공부하는 학문이라는 오명을 가지고 무관심으로 일관 되어왔다. 이러한 과학과 사회의 괴리를 느낀 KAIST학생들이 주체가 되어 ‘과학기술의 사회통합을 위한 국제 학술회의(International Conference for the Integration of Science and Technology into Society, ICISTS)’란 뜻의 ICISTS를 2005년 설립했다. 그 해 7월, 아시아에서는 최초로 대학생을 대상으로 하는 과학기술분야 국제 컨퍼런스 ‘ICISTS-KAIST 2005’를 성공적으로 주최한바 있다.
학술회의 관계자는 “과학기술에 정통한 전세계의 과학자들은 물론, 다양한 분야의 전문가를 초빙하여 그들의 높은 안목을 이해하고 의견을 교류함으로써 참가자 자신의 시야를 넓힐 수 있으며, 이를 통한 국제적인 인적, 지적 네트워크 형성은 미래 글로벌 리더의 초석이 될 것”이라고 말했다.
이번행사는 ‘Powered by Diversity, Harnessed by Unity‘주제아래 박찬모 한국연구재단 이사장이 기조연설자로 초청됐으며, 기후 변화(Climate Change), 인간과 컴퓨터의 상호작용(Human-Computer Interaction, HCI), 나노와 의료기술(Nano Clinic) 등에 대한 워크숍을 연다. 연사들의 강연을 듣는 것 외에도 연사와 학생이 주제와 관련된 주요 이슈들에 관해 토론하는 시간과 실제로 어떻게 응용되는지 확인 해보는 현장견학(Field Trip), 학생들이 함께 새로운 결과물을 내는 팀 프로젝트(Team Project) 등 보다 적극적으로 학생들이 참여할 수 있는 장이 준비되어 있다.
‘기후변화(Climate Change)’ 워크숍에서는 기후 변화를 다양한 과학적 관점에서 해석해보며, 향상된 기후 모델링 시스템의 필요성에 대해 알아본다. 또한 이 문제를 해결하기 위한 산업계와 정치계의 노력에는 어떤 것들이 있는지 짚어 본다. 주요 초청연사로는 옥스퍼드 대학 미래학자인 레이 하먼드(Ray Hammond), MIT의 진 마이클 캠핀(Jean_Michel Campin), 도쿄대 마사히로 와타나베(Masahiro Watanabe)등이 있다.
‘인간과 컴퓨터의 상호작용(Human-Computer Interaction, HCI)‘ 워크숍에서는 HCI의 현주소를 기업 제품 개발과 최근 이루어지고 있는 연구 등의 다양한 관점을 통해 살펴보고, HCI의 미래를 전망한다. 이를 통해 참가자들에게 HCI의 중요성을 환기시킨다. 키보드 입력 솔루션 개발 회사 모비언스 CEO 안재우 대표, 서울대 서진욱 교수, 한국 디자인학회 회장이자 KAIST 이건표 교수가 주요연사다.
‘나노와 의료기술(Nano Clinic)’ 워크숍에서는 나노 바이오 테크놀러지의 개념을 명확히 하고, 의료진단과 치료방법에 관해 현재 진행되고 있는 연구들을 살펴보고 잠재적인 나노 기술의 독성에 대해 토론한다. 주요연사로는 하버드 의대 윤석현 교수, 인도 나노 과학회의 창시자 알록 다완(Alok Dhawan), 포항공대 한세광 교수 등이 있다.
이 학술회의는 매년 세계 여러분야 전문가들이 강연하며 44여개국 200여명의 대학생들의 만남의 장으로 미래의 클로벌 리더들을 연결하는 네트워크다. KAIST ICISTS(‘International Conference for the Integration of Science and Technology into Society)가 주최하고 KAIST와 교육과학기술부가 후원한다.
2009.08.20
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강정구 교수연구팀, 코어/쉘 구조 나노입자-나노튜브 혼성체 개발
- 어드밴스트 펑셔널 머터리얼 표지 논문 게재 -
우리대학 강정구 교수팀은 질소가 포함된 카본나노튜브를 이용한 코어/쉘 형태의 화학적으로 안정한 초상자성(자성입자의 크기가 작아지면서 수많은 전자스핀들이 하나같이 움직이는 거대자성 상태) 나노입자-나노튜브 혼성체를 합성하는 기술을 개발하였다.
이번 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단이 지원하는 중견연구자지원사업(구 국가지정연구실사업)의 지원을 받아 KAIST 강정구(姜正九, 41세) 교수 연구팀(이정우 연구원(박사 4년))의 연구 성과로서, 연구 결과는 어드밴스트 펑셔널 머터리얼즈(Advanced Functional Materials) 인쇄판 표지논문으로 7월 24일 게재될 예정이다. 강 교수는 2008년 12월 앙게반테 케미(Angewandte Chemie) 표지 게재에 연이은 7개월 만의 주목할 만한 연구 실적이다.
현재까지 자성 나노입자의 크기를 제어하여 촉매, 바이오 메디신, 데이터 저장체 등에 상당히 효율적으로 이용할 수 있는 기술을 개발해 왔으나, 상당히 복잡한 공정을 통해 제조되어 균일한 크기의 나노입자 제조에 어려움이 있었다.
또한, 자성 나노입자는 합성 후 외부 화학적 분위기에 의해 자성특성이 변화하여 원하는 특성을 유지하기 힘든 문제점이 있다.
기존에는 나노입자를 카본나노튜브에 부착(attachment) 시키기 위해서는, 먼저 카본나노튜브를 산처리 등을 통해 표면에 결함을 생성시켜 용액 내에서 카본 나노튜브를 분산한 다음 나노입자를 나노튜브 표면에서 성장시키는 과정을 사용하였다.
하지만 강 교수 연구팀은 나노튜브의 표면에 결함을 생성시키지 않고도 이종원소가 핵생성에 중요한 역할을 하는 사실에 착안하였다. 먼저 질소가 포함된 카본나이트라이드(Carbon Nitride) 나노튜브를 성장시킨 후 균일한 크기의 마그네타이트 나노입자를 부착시킨 나노입자-나노튜브 혼성체를 합성하였다. 다시 이러한 나노입자-나노튜브 혼성체 위에 실리카 보호막을 코팅하여 화학적 분위기에서 자성특성이 안정적으로 유지되도록 하였다. 그 결과, 실리카 보호막을 코팅한 나노입자-나노튜브 혼성체는 수중에서도 0.4%의 자화도 변화만 발생하였다.
또한, 방사광 가속기를 통한 X선 흡수분광(X-ray Absorption Spectroscopy) 분석과 더불어 카본나이트라이드 포함된 질소가 균일한 크기의 나노입자 합성에 중요한 역할을 하며, 원하는 자성특성을 얻을 수 있다는 것을 밝혔다.
강 교수는 “동 연구 성과가 갖는 의미는 질소가 치환된 카본나노튜브를 이용해서 균일한 특성을 갖는 초상자성 마그네타이트 나노입자 혼성체를 합성하고 마그네타이트 나노입자 표면에 실리카 보호막을 코팅하여 자성특성을 외부 화학적 분위기에 대해 안정적으로 유지하는 기술을 개발한 것이다.”라고 언급했으며,
“실험 및 이론적 분석을 통해 카본나노튜브 내 질소의 역할을 밝혔다는 점에서 중요한 의미가 있다. 이 기술은 현재 국내 특허 출원 중이고, 미국 특허는 출원 신청하고 있다. 실리카 보호막엔 다른 물질들을 치환시키기 쉬워 형·발광 응용에 가능하고 혼성체 또한 향후 촉매, 바이오 메디신, 데이타 저장체 등으로 활용을 위한 다양한 응용 분야에 적용 가능할 것으로 전망된다.”라고 덧붙였다.
2009.07.27
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최경철 교수연구팀, 세계 최초의 저비용 상온 공정이 가능한 표면 플라즈몬 OLED 원천기술 개발
- 응용물리와 광학 분야 세계적 권위 학술지에 논문발표 및 네이쳐 포토닉스(Nature Photonics)의
8월의 연구 하이라이트로 소개 예정
전기 및 전자공학과 최경철 교수(차세대 플렉시블 디스플레이 융합센터 소장, 45세)연구팀이 OLED의 효율을 획기적으로 향상시키는 원천기술을 세계 최초로 개발해 주목을 끌고 있다.
최 교수팀은 나노 크기의 은(Ag)을 표면 플라즈몬(plasmon)을 일으키는 물질로 사용하여, OLED에서 발생하는 빛과 결합할 경우 발광 재결합 속도가 빨라짐으로써 OLED 밝기가 크게 증가할 수 있다는 사실을 밝혔다. 또한 진공 열증착법을 이용해 나노 크기의 은(Ag)을 OLED 내부의 활성층과 매우 가까운 곳에 삽입하는 기술을 개발함으로써 세계 최초로 표면 플라즈몬을 이용한 OLED의 저비용 상온 공정이 가능하도록 했으며 최대 75%이상의 OLED 발광효율을 향상시켰다. 이 연구는 차세대 디스플레이인 OLED에 저비용의 나노입자를 이용한 표면 플라즈몬 기술을 접목한 새로운 디스플레이 소자 연구로 주목받고 있다.
최 교수는 “표면 플라즈몬을 이용해 개발된 기술은 OLED의 광효율을 향상시킬 수 있는 새로운 기술로서, 원천기술 확보 및 국제경쟁력을 갖는 OLED 및 플렉시블 디스플레이 기술개발에 크게 기여할 수 있을 것”이라고 강조했다. 또한 “이번에 개발된 기술은 디스플레이뿐만 아니라 유기 태양광 전지에서도 적용 가능한 저온 저가의 공정으로 에너지 변환 효율의 향상을 기대할 수 있다.”고 밝혔다.
이 연구는 양기열(22세) 연구원이 주도했으며, 연구결과는 응용물리분야의 세계적 권위지인 ‘Applied Physics Letters’ 4월호, 광학분야 세계 최고의 저널인 ‘Optics Express’ 인터넷판 6월 25일자에 발표됐다.
특히, 이 연구 결과는 네이쳐 포토닉스(Nature Photonics)의 8월의 연구 하이라이트에도 소개될 예정이며, 그 밖에도 응용 물리학 분야의 우수 연구 결과만을 선정하여 발표하는 "울트라패스트 가상 저널(Virtual Journal of Ultrafast Science)" 에 소개됐다.
이 연구는 한국연구재단의 ‘선도연구센터 사업’ 및 ‘KAIST 고위험 고수익 사업’의 지원을 받아 나노종합팹센터와 공동 수행했다.
2009.07.09
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박인규 교수, 미 HP‘2009 혁신 연구 프로그램’연구과제로 선정
-아시아 지역에서 KAIST, 칭화대, 북경대, IIT 등 4개학교만 선정
우리대학 기계공학과 박인규(33) 교수가 미, IT 글로벌 기업인 휴렛패커드사의 ‘2009 혁신 연구 프로그램’에 최근 선정됐다고 밝혔다.
박 교수는 ‘친환경 하이브리드 나노생산 공정 개발 및 환경 센서에의 응용(Eco-friendly hybrid nanomanufacturing for intelligent environment sensing applications)’이란 연구 과제를 제안하여 선정됐다. 이 연구를 통해 박 교수는 기존의 고비용 저효율의 나노전자 소자 제작기술을 새로운 방식의 하이브리드 친환경 나노 생산공정으로 대체하여 환경센서 등 나노전자소자 개발에 활용할 예정이다. 매년 약 1억원의($75,000) 연구비를 향후 최대 3년까지 지원받을 예정이다.
지난해부터 휴렛패커드(Hewlett Packard, HP)는 전 세계 대학으로부터 8개의 전략 분야에 대한 수 백개의 연구 과제를 신청 받아 엄격한 심사를 거쳐 매년 상위 20% 정도의 과제를 선정한다. 이 프로그램은 세계의 선도 대학, 연구기관의 교수, 학생이 HP와 획기적 공동협력 연구의 기회를 제공한다.
이번에는 12개 나라 46개 대학의 60개 프로젝트가 선정됐다. 선정된 학교는 미국 버클리대학, 스탠포드대학, 미시간대학, 일리노이대학, 조지아 공대 등 20 여개 학교, 유럽 베를린 공대, 뮌휀 공대, 이스라엘 테크니온 공대등 15개 학교, 아시아 지역은 KAIST, 칭화대, 북경대, IIT 등 4개 대학 뿐이다.
박 교수는 지난 2005년부터 5년간 휴렛패커드 연구소의 정보 양자 시스템 연구소(Information and Quantum Systems Lab)와 나노압인(nanoimprinting), 나노센서(nanosensors), 나노전자소자(nanoelectronics) 연구를 지속적으로 공동 수행했으며 2009년 후반기부터 HP로부터 공식적으로 산학협동 연구비를 지원받을 예정이다.
박 교수는 KAIST 나노융합연구소, Complex System 설계연구소, 청정에너지 연구소에도 소속되어 활발한 나노관련 연구개발에 매진하고 있다.
2009.07.08
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김상욱 교수, 저명 국제학술지 ‘신진과학자’특집호 초청표지논문 게재
- 고기능성 탄소나노튜브 손쉬운 분자조립 제어기술 개발
우리대학 김상욱 교수팀은, 국제적으로 권위 있는 학술단체인 영국 왕립화학회(Royal Society of Chemistry)에서 발간하는 저명학술지 ‘연성물질’(Soft Matter)지가 특별 기획한 ‘신진과학자 특집호’(Emerging Investigator Special Issue)에 초청되어 6월 21일 자 표지논문으로 게재되었다.
이 특집호는 주로 미국과 유럽의 저명한 과학자들로 구성된 이 학술지의 편집진과 고문단이 엄격한 추천 및 심사 과정을 거쳐 선정한 전 세계적으로 가장 선도적인 연구업적을 내는 젊은 과학자 18명(미주 6명, 유럽 10명, 일본 1명, 한국 1명)의 상세한 연구 이력과 ‘특별 초청논문’을 소개하였다.
우리나라에서는 김상욱 교수의 논문이 유일하게 초청되었으며, 특히 다른 나라 연구자들의 논문을 제치고 김상욱 교수의 논문이 표지논문으로 선정됨으로써 연구업적의 우수성을 전 세계적으로 공인받게 되었다.
김 교수는 이번 초청 논문에서 기존 분자조립기술의 한계를 극복한 신개념의 나노기술을 소개하였다.
그동안 분자조립기술은 생체분자나 고분자 등에 주로 적용되어왔으며 이들 유기소재들은 전기가 통하지 않는 부도체로 기계적으로 매우 강도가 약해 그 응용 범위가 한정되는 약점이 있었다.
일반적으로 분자의 배열을 조절하기 매우 어려운 것으로 알려진 탄소나노튜브에 분자조립기술을 적용하여 유기용액 상에서 손쉽게 입체적인 다공성 구조로 만드는 데 성공하였으며, 이 기술을 통해 만들어진 입체적으로 얽혀 있는 탄소나노튜브의 다공성 구조가 표지논문 그림으로 채택되었다.
탄소나노튜브와 고분자를 휘발성이 강한 유기용매에 함께 녹이고 습도가 매우 높은 공기를 용액표면에 불어넣어 매우 쉽게 다공성 탄소나노튜브/고분자 복합체 막을 만들어 냈으며, 여기에 열처리를 통해 고분자만 태워냄으로써 그 안에 숨어 있던 탄소나노튜브 가닥들이 마치 동아줄 같이 엉켜 형성한 분자조립 다공성 구조를 드러냈다.
김 교수는 “그동안 주로 생체분자나 고분자 등에 한정되어 있던 분자조립현상을 탄소나노튜브와 같이 높은 전기전도성과 기계적 물성을 가지는 신소재에 적용한 신개념의 연구결과이며, 분자조립공정의 가능성을 다양한 소재로 확장한 중요한 연구결과로 평가되고 있다.”고 언급했다.
고분자나, 생체분자, 탄소나노튜브 등 다양한 연성물질들의 분자배열을 원하는 형태로 조절하여 초미세 나노패턴을 만들 수 있는 ‘연성소재 분자조립 나노기술’을 개발하여 Nature지, Science지 등 최고수준의 학술지에 10편 이상의 주목받는 논문들을 발표해 국내외적으로 많은 관심을 모아왔다.
특히, 김상욱 교수의 분자조립 나노기술은 현재 반도체 공정으로 도달하기 어려운 30나노미터 이하의 나노패턴을 대량으로 제작할 가능성을 제시하여 학계뿐만이 아니라 산업계에서도 많은 관심을 모으고 있다.
2009.06.23
조회수 16263
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박찬범 교수팀, 펩타이드 자기조립기술을 이용하여 전도성고분자 나노선/나노튜브 개발
- 화학분야 저명 국제학술지 안게완테 케미지 최근호 게재
우리대학 신소재공학과 박찬범(40) 교수와 유정기(28) 연구원이 자연계의 펩타이드 자기조립기술을 이용, 전도성고분자 나노선과 나노튜브 소재를 개발했다. 관련 논문은 독일에서 발간되는 세계적인 학술지인 안게완테 케미(Angewandte Chemie)지 최근호 (6월 15일자)에 게재됐으며, 나노기술과 생명과학분야의 창의적인 융합을 통해 새로운 나노소재를 개발하는데 크게 기여했다는 평가를 받았다.
펩타이드나 단백질은 20여가지 아미노산의 조합을 통해 다양한 3차원 구조를 형성할 수 있으며, 이들은 기존의 재료에서는 볼 수 없었던 매우 우수한 물성과 다양한 기능을 가지는 장점이 있다.
朴 교수 연구팀은 두 개의 아미노산으로 구성된 매우 단순한 펩타이드 (peptide)를 수만 개 이상 스스로 조립시켜 머리카락의 약 천분의 일 정도 두께를 가진 긴 나노선을 형성하고, 여기에 대표적인 전도성 고분자 물질인 폴리아닐린 (polyaniline)을 얇게 코팅하여 누드김밥처럼 코어(Core)/쉘(Shell) 구조를 가진 전도성 나노선을 제조했다. 코어/쉘 형태의 나노선은 일반 전선과는 반대로, 바깥쪽으로만 전류가 흐르는 특성을 가지고 있다. 朴 교수팀은 이렇게 형성된 전도성 나노선의 펩타이드 코어부분을 선택적으로 제거하여 폴리아닐린으로만 구성된 전도성 나노튜브 (채널직경 약 1/5000 mm)를 제조하는 데 성공했다.
화학물질들이 레고(Lego) 장난감처럼 스스로 조립하여 3차원 구조체를 만드는 것은 모든 생명현상의 근간이 될 뿐만 아니라, 최근 들어서는 나노소재를 개발하는 주요기술들 중의 하나로 각광받고 있다. 특히 朴 교수팀의 연구에서 사용한 펩타이드는 알츠하이머병 등 각종 퇴행성 신경질환의 발병과도 밀접한 연관성을 가진 섬유상 구조의 아밀로이드 플라크(amyloid plaque)로부터 유래되어 펩타이드의 자기조립 현상에 관한 연구는 의학적 측면에서도 중요성이 매우 크다.
전도성 고분자를 나노크기의 구조로 제조할 경우 그 전기적 특성이 대폭 향상되기 때문에 이번에 개발된 전도성 고분자 나노선/나노튜브 소재는 차세대 태양전지, 각종 센서/칩 개발 등에 응용이 가능할 것으로 예상되며, 향후 나노-바이오 융합분야에서 국가 과학기술 경쟁력 제고에 기여할 것으로 기대된다.
朴 교수팀은 2008년도부터 교육과학기술부의 ‘국가지정연구실사업’으로부터 지원을 받아 다양한 형광색상(RGB)을 가진 나노튜브, 연잎처럼 물에 젖지 않는 펩타이드 소재, 식물의 광합성을 모방한 인공광합성 재료 등 새로운 기능을 가진 바이오소재를 개발하기 위한 연구를 수행해 왔으며, 해외 저명학술지들로부터 크게 주목받는 연구 성과들을 발표하고 있다 (http://biomaterials.kaist.ac.kr).
2009.06.16
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KCC, KAIST에 5년간 50억원 지원
"기업과 대학이 손잡고 국가 신성장동력 기술 발전에 앞장서 나가겠습니다."우리학교는 국가 신성장동력 분야인 나노융합∙신소재 분야 기술개발과 우수인재 양성을 위한 공동연구 수행을 위해 KCC와 산학협력 협약을 체결했다.
5월 28일(목) 오전11시, 서남표 총장과 정몽진 KCC그룹 회장 등이 참석한 가운데 우리 대학 본관 1층 회의실에서 ‘KAIST–KCC 산학협력 협약식’을 개최했으며, KCC가 올해부터 앞으로5년간 총 50억원의 연구비를 KAIST 나노융합연구소(소장 홍순형 신소재공학과 교수)에 지원하기로 했다.
협약 주요내용은 나노융합∙신소재 분야의 ▲우수 과학인재 육성 ▲미래원천기술 및 신소재 공동 연구개발 ▲신제품 개발 및 신규 사업 창출에 필요한 기반기술 확보 등을 위해 KCC가 2009년부터 2013년 까지 매년 10억원씩 5년간 총 50억원 규모의 연구비를 KAIST 나노융합연구소에 지원한다는 것을 골자로 하고 있다.
이날 협약식에 참석한 정몽진 KCC그룹 회장은 “KAIST와의 산학협력 체결은 기업이윤의 사회환원 차원에서 이루어진 것”이라며 "이번 협약을 통해 KCC와 KAIST 양 기관이 보유한 인적자원, 연구설비 및 정보네트웍 등을 공동으로 활용, 긴밀한 산학협력체계를 확립함으로써, 신소재 기술분야 미래원천기술 개발과 우수 전문인력 양성에 기여하기를 바란다" 고 당부했다. 또한, 서남표 KAIST 총장도 “대학과 산업체가 동반 발전할 수 있는 이번 산학협력에 KCC가 지원을 결정해 준 것에 대해 감사”하며 "이번 협약체결이 KAIST와 KCC가 함께 협력하여 창의적인 기술혁신을 이룸으로써 양 기관의 발전은 물론이고 국가과학기술발전에도 큰 도움이 될 것으로 기대한다"라고 밝혔다.
2009.05.29
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김상욱교수팀, 분자조립 나노기술을 이용한 나노선(Nanowire)제작기술 개발
- 관련논문 5월7일(목)자 나노레터스지 온라인판 게재
- 세계를 변화시킬 10대 기술 중 하나인 나노선 제작의 새로운 기술
신소재공학과 김상욱(金尙郁, 37) 연구팀은 스스로 나노패턴를 형성하는 고분자를 대면적에서 원하는 형태로 배열하는 새로운 방법을 개발하고 이를 이용하여 나노선(Nanowire)을 원하는 위치에 손쉽게 만들 수 있는 방법을 개발했다고 밝혔다.
김 교수팀은 스스로 나노패턴를 형성하는 고분자를 마이크로패턴 안에 채워 넣어 다양한 크기와 형태를 가진 스스로 정렬된 나노구조를 만들고, 이를 틀(template)로 사용하여 알루미늄 금속나노선과 실리콘 반도체 나노선을 대면적에서 만들 수 있음을 보여 주었으며, 실제로 이 과정을 통해 만들어진 알루미늄 나노선의 전기적 특성을 측정하는데 성공했다.
이 연구결과는 나노기술 분야의 세계적 권위지인 "나노 레터스(Nano Letters)" 온라인 판(5.7, 목)에 게재됐으며, 관련기술은 국내특허 출원중이다.
나노선은 트랜지스터, 메모리, 화학감지용 센서등 첨단 전지전자 소자개발을 위한 가장 핵심적인 요소로 미래를 변화시킬 10대 기술중의 하나이다. 그러나, 기존공정으로는 나노크기의 틀을 만드는 비용이 비싸고 많은 시간이 소요되어 새로운 제작 기술이 요구되었다.
연구팀 관계자는 “이번에 개발한 신기술은 여러 층으로 구성된 나노트랜지스터 제작 및 바이오센서 제작 등에 폭넓게 적용될 것으로 전망된다.”고 말했다.
이번 연구는 국가지정 연구실사업 (NRL)의 지원하에 신소재공학과 박사과정 정성준(鄭盛駿, 33세)연구원이 주도적으로 진행했다.
2009.05.12
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