화학과

고굴절 셀레늄 빗자루모양의 나노 키랄구조체 합성 성공

이로서 단일 나노구조체에서 키랄 빛의 선택적 조작 가능 

충남대학교 화학과 이재범 교수 연구팀 (공동교신저자)은 한국과학기술원 (염지현 교수)과 캠브리지 대학교 (실비아 비그놀리니 교수)와 공동연구를 수행하여 고체 광학 소자인 고굴절률 키랄 셀레늄 빗자루모양의 나노구조체를 합성해 단일 나노구조체에서 빛의 조작을 가능케 하는 기술을 개발하였다. 이번 연구는 "Chiral Se Nanobrooms with Wavelength and Polarization Sensitive Scattering" 라는 논문으로 Advanced Functional Materials지 (IF:19.924)에 4월 25일자로 게재되었다.  (제1저자: 권준영 박사) (https://doi.org/10.1002/adfm.202300927)

유전체 나노소재는 플라즈모닉 나노소재에 비해 강한 비교적 간단한 구조에서도 전기적 자기적 공명을 띨 수 있고, 상대적으로 낮은 에너지 손실을 가지기 때문에 다양한 분야에서 응용 가능성이 높은 소재로 부상하고 있다. 그러나, 기존의 유전체 나노소재 제조 공정은 주로 top-down 방식으로 비효율적이며 생산 수량에도 한계가 있기 때문에 실제적인 응용이 제한되어 왔다. 

이를 해결하기위해 이번 연구에서는 삼방정계 셀레늄(trigonal Se)의 결정구조를 가진 고굴절률 빗자루모양 나노구조체를 콜로이드상에서 비교적 간단하게 합성하는 방법을 제시하였고, 높은 빛의 산란 특성을 활용하여 2D 및 3D 프린팅용 잉크로 응용성을 보여주었다. 또한, 이전까지는 보고되지 않았던 키랄구조에 의한 원편광 산란과 같은 광학 특성이 발견되었다. 

이러한 고굴절률 단일 나노구조체에서의 이중컬러 산란 및 원편광 및 선편광 컨트롤 특성은 태양 전지 분야부터 광 통신 장치 제작, 2D와 3D 잉크까지 다양한 분야로 응용이 가능하다. 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자 지원사업, 박사후 국외 연수 사업, 우수신진과제 등의 과제 지원을 받아 진행되었다. 

<나노 빗자루구조체 합성방법과 이의 카이럴 광학 특성 평가>