양자점 및 자성 나노 입자 도입을 통해 다기능성 복합체 제작.[KAIST 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 액정 고분자는 높은 내열성과 강도를 가지고 있어 최근 가스 및 액체 흡착, 약물 전달, 센서 기술 등의 분야에서 광범위하게 활용이 가능할 것으로 예측되고 있다.

카이스트(KAIST) 화학과 윤동기(사진) 교수 연구팀이 연성 소재 중 하나인 액정 고분자의 자기조립(self-assembly)을 활용해 다공성 액정 고분자 구조체를 제작하고, 다양한 기능성 나노 입자를 도입해 복합체를 형성할 수 있는 원천기술을 개발했다고 20일 밝혔다.

연구팀은 다양한 모양에 조립을 유도할 수 있는 분자 형태로 이루어져 있어 표면 개질, 공간적 한정, 빛, 전기장에 의해 배향이 쉽게 조절되는 특성을 가진 액정의 배향 제어를 기반으로 액정 고분자 기반의 다공성 구조체를 제작했다. 이를 페로브스카이트, 금속유기골격체, 퀀텀닷 등과 같은 다양한 기능성 나노 입자 도입을 통해 유-무기 복합체(organic-inorganic composite)를 제작하는 것에 집중했다.

금속유기골격체 및 자성 나노 입자 도입을 통해 다기능성 복합체 제작 및 기름 흡착 소재로의 활용.[KAIST 제공]

연구팀은 매트릭스의 기공에서 나노 입자들을 직접 성장시키거나 이미 제작된 나노 입자들을 도입하는 서로 다른 전략을 개발했다. 이를 통해 도입하고자 하는 기능성 나노 입자의 선택성을 넓혀 범용적인 복합체 제작이 가능하다는 것을 확인했다.

연구팀은 또한 두 가지 이상의 나노 입자들을 도입하는 전략을 제시해 다기능성 복합체 제작이 가능하다는 것을 입증했다. 기존 다공성 고분자 기반의 복합체 제작 연구의 경우 하나의 기능성 입자를 도입하고자 하는 것에 초점이 맞추어져 있고, 두 가지 이상의 기능성 도입을 위한 자세한 연구는 부족하다. 연구팀이 이번 연구에서 제안한 다기능성 복합체의 경우 서로 다른 나노 입자들의 기능성을 동시에 가질 수 있어, 기존 기능성 입자들의 활용 범위를 더욱 넓힐 수 있다는 것을 보였다.

이근중(왼쪽부터) KAIST 화학과 박사과정, 박건형 박사과정, 윤동기 교수.[KAIST 제공]

윤동기 교수는 “이 기술은 기존에 알려진 대표적인 무기 입자들을 액정 고분자를 통해 한 번에 제조, 포함할 수 있는 올인원 솔루션”이라며 “오염물질 제거, 안정된 디스플레이 소자 개발, 차세대 통신용 인쇄 회로 기판 제조 등에 다기능성을 부여할 수 있다는 점에서 획기적인 기술이라고 할 수 있다”고 말했다.

이번 연구성과는 국제학술지 ‘어드밴스드 머터리얼즈’ 11월 22일 게재됐다.