김주영 교수(왼쪽부터), 이재덕 학생, 이효성 학생, 키구예 콜린스 학생. (사진=경상대 제공)
국립 경상대학교 자연과학대학 화학과 김주영 교수팀이 금 나노막대 표면을 판상형 유기리간드 적층을 통해 코팅하는 획기적인 기법을 개발하는데 성공했다.
연구결과는 세계적으로 권위 있는 화학 분야 SCI급 국제저널인 '케미컬 커뮤니케이션(Chemical Communications; 피인용지수 6.164)'에 게재됐다. 발표한 논문은 '테트라시아노퀴노다이메탄을 사용한 금 나노막대 코팅과 형태 제어(Controllable coating and reshaping of gold nanorods with tetracyanoquinodimethane)'이다.
판상형 유기리간드인 '테트라시아노퀴노다이메탄'은 전자이동이 우수한 대표적 유기리간드로서 태양전지나 유기발광다이오드와 같은 전자소자에 널리 활용되고 있다. 테트라시아노퀴노다이메탄을 나노입자에 코팅하는 기술은 향후 플렉시블 전자소자와 같은 차세대 전자기기 개발에 필수적인 기술이 될 수 있다. 하지만, 현재까지 테트라시아노퀴노다이메탄에 관련한 전자이동 연구는 마이크로미터의 큰 결정에 초점이 맞춰져 있었다.
김주영 교수 연구팀은 수용액에서 약 50 나노미터 길이의 금 나노막대 콜로이드 입자와 테트라시아노퀴노다이메탄의 반응을 통해 얇은 적층 구조를 금 나노막대 표면에 얻을 수 있었으며, 개발한 기법은 다른 형태와 결정면을 가진 금 나노입자에도 적용 가능함을 증명했다. 또, 테트라시아노퀴노다이메탄의 농도, 반응시간과 숙성시간을 조절해 금 나노막대의 식각(蝕刻; 약물을 써서 유리나 금속 따위에 조각함)을 제어할 수 있었다.
이 연구결과로 획득한 테트라시아노퀴노다이메탄으로 코팅된 금 나노입자는 차세대 디스플레이나 태양전지와 같은 전자소자 성능 향상에 기여할 소재로 전망된다.
이 연구는 경상대학교 화학과 학부생 연구를 지원하는 '얼리 버드(Early Bird)' 프로그램을 통해 2018년 2학기 대학원 석사과정에 진학한 이재덕(제 1저자), 화학과 학부 4학년 이효성(제 2 저자), 화학공학과 학부 2학년 키구예 콜린스(제 3 저자) 학생의 주도로 수행했다.
이 연구는 한국연구재단 생애첫연구, 한국기초과학지원연구원 국가연구시설장비진흥센터와 경상대학교 신임교원 지원사업으로 이뤄졌다.