국민대 도영락 교수(왼쪽)와 재료과학 분야 세계 저명 학술지 ‘Advanced Functional Materials’ 1월 26일자 표지.
 

국민대학교(총장 유지수)는 고효율, 넓은 발광 반치폭을 가진 친환경적인 ZAIS/ZIS/ZnS 양자점을 국민대학교 생명나노화학과 (대학원 화학과) 도영락 교수 연구팀이 개발하여 재료과학 분야 세계 저명 학술지 중의 하나인 “Advanced Functional Materials” (IF 11.382)의 1월 26일자 논문의 표지논문으로 게재됐다고 밝혔다.

최근 독성 물질을 포함한 카드뮴(Cd) 계열의 양자점을 대체하는 친환경적 I-III-VI족 계열의 양자점 연구가 활발하게 진행되고 있으나 양자효율을 향상시키는데 한계가 있었다. 그러나 이번 연구는 기존에 보고된 친환경적 I-III-VI 계열의 Ag-In-S(AIS) 양자점 중에서 녹색 파장을 가진 새로운 구조의 AIS 양자점을 개발하여 높은 양자효율을 달성, 새로운 합성법을 보고하여 큰 성과를 낼 수 있었다.

연구팀은 Zn-Ag-In-S 고용체(ZAIS solid solution) 코아(core)와 ZnS 쉘(shell) 사이에 Zn-In-S 내부 쉘(ZIS inner-shell)을 매우강한 발열반응을 통해 합성하므로 코아와 쉘 사이의 격자 불일치(lattice mismatch)와 밴드 갭 불일치(band gap mismatch)를 완화시켜 높은 양자효율(quantum yield)을 가진 ZAIS/ZIS/ZnS 양자점을 합성했다.

본 연구팀이 개발한 친환경적 ZAIS/ZIS/ZnS 녹색 양자점은 고효율(양자효율:87%), 넓은 반치폭(>83nm)의 특성을 지녔으며 향후 조명용 발광소재에 적용할 수 있다는 것을 LED 패키지에 적용하여 가능성을 확인했다.

도영락 교수는 “양자효율 향상성, 유해성 등의 문제를 가진 기존의 카드뮴(Cd) 계열 양자점의 한계를 극복하는데 이번 연구의 성과가 있으며, 이 성과는 향후 조명용 LED, 태양전지, 디스플레이, 바이오어플리케이션 등의 다양한 형태로 적용될 수 있다.”고 밝혔다.

이 연구 성과는 한국연구재단의 선도연구센터지원사업(ERC, 과제명: 하이브리드 디바이스를 이용한 일주기 ICT 연구센터)과 창의소재디스커버리사업의 지원으로 수행되었다.