플라스틱산업 사출 / 압출 / 금형 /원료

표면 플라즈몬 활성에 의한 발광 성질의 혁신적인 향상 메커니즘 모식도(사진. 미래창조과학부)

표면 플라즈몬 활성에 의한 형광체의 발광성질 향상
디스플레이, 생화학 센서, 태양전지 분야 등에 응용 가능

국내 연구진이 금 나노입자를 이용해 발광소재, 태양전지, 바이오센싱 및 생체분자영상 등에 쓰이는 형광체의 발광효율을 약 4배 가량 높일 수 있는 나노구조체를 개발했다. 
이화여대 화학나노과학과 김동하 교수가 주도하고 사지 토마스 코츄비두 박사(Saji Thomas Kochuveedu) 등이 참여한 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업의 지원으로 수행되었다.
형광체와 금 나노입자로 구성된 복합체의 발광성질에 대한 연구가 수행된 바 있지만, 기존에는 금 나노입자와 주개 형광체 사이의 간격을 제어하여 형광 효율을 제한적으로 향상시키는데 그쳤다.
연구팀은 주개-받개 형광체쌍을 껍질로, 금 나노입자를 내부의 핵(Core)으로 하고 이들 사이를 2개의 실리카 층으로 채워 형광체와 금 나노입자 간 표면플라즈몬에너지전이 효율 및 주개-받개 형광체간 형광공명에너지전이 효율을 동시에 향상시켰다. 에너지전이 효율을 높여 발광효율을 향상시키는 방식으로 향후 발광체가 이용되는 디스플레이, 생화학 센서, 태양전지 등 다양한 분야의 연구에 기여할 것으로 기대된다.
핵심은 실리카 층의 두께 조절로 형광체와 금 나노입자 사이의 간격과 주개-받개 형광체의 간격을 동시에 정밀하게 제어한 데 있다. 특히 이미 생체분자 이미징 등에 쓰이고 있는 양자점과 염료(Dye)의 조합으로 구성된 형광체를 이용한 것이어서 관련 후속연구가 이어질 것으로 기대된다.
또 소재의 형상과 조성을 최적화할 경우 용도에 따른 맞춤형 소재 개발에도 기여할 것이라는 설명이다.