차세대 나노 전자소자 등 미래 전자소자 설계 새 가능성
연구성과, 미국화학회 화학 권위지인 'JACS'에 게재 눈길

포스텍 화학과 박선아 교수 연구팀이 핀란드 위베스킬라대 하누 하키넨 교수 연구팀과 함께 금 나노클러스터 기반 구조체에서 금속 이온의 종류에 따라 전기전도도 및 밴드갭을 다양하게 조절하는 데 성공했다. 이 연구는 미국화학회 화학 권위지인 'JACS'에 게재됐다. 

 

▲ 포스텍 화학과 박선아 교수. [포스텍 제공]

 

1일 포스텍에 따르면 나노클러스터는 수십 개의 원자가 모인 초소형 구조체로, 크기와 구조에 따라 전기적·광학적 특성이 달라진다.

 

특히, 금(Au) 기반 나노클러스터는 안정적이고, 자가조립을 통해 초격자를 형성할 수 있어 차세대 전자소재로 주목받고 있다.

 

하지만 나노클러스터 기반 초격자에서 클러스터 간 간격과 배열 등을 원자 수준에서 정밀하게 제어해 전기적 특성을 조절하는 것은 어려운 과제이다.

 

연구팀은 나노클러스터의 표면에 있는 카르복실산과 여러 금속 이온 사이의 상호작용을 활용해, 금속 이온 종류에 따라 클러스터 간 거리를 조절하는 네 종류의 나노클러스터 기반 구조체를 합성하는 데 성공했다.

 

특히 구리 이온을 활용한 구조체는 기존 대비 전도도가 31배 향상되었으며 금속 이온을 바꿔 '전기전도도', '광학 밴드갭', '활성화 에너지'까지 정밀하게 조절하는 데도 성공했다. 

 

이번 연구는 나노클러스터 간 거리뿐 아니라 금속 이온을 바꿔 전자 구조까지 조절할 수 있음을 입증한 연구로, 차세대 나노 전자소자와 전기 센서 개발 등 미래 전자소자 설계에 새로운 가능성을 열 것으로 기대된다.

 

박선아 교수는 "이번 연구는 나노클러스터 간 상호작용과 전자 구조 조절이 전자 전달 특성에 미치는 영향을 원자 수준에서 밝혀낸 드문 사례"라며 "나노클러스터의 전기적 특성을 이해하는 데 기여할 것"이라고 밝혔다.

 

KPI뉴스 / 장영태 기자 3678jyt@kpinews.kr

 

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