‘초슬림’ 얇고 휘어지는 ‘초경량’ 전자소자 개발

얇으면서 휘어지는 안정한 분자전자소자 제작

- 네이처 자매지 발표,“가볍고 쉽게 변형되는 초소형 전자소자 개발 가능성 열어”-

자기조립단분자막을 이용해 극심하게 휘어져도 기능과 성능이 모두 안정한 아주 얇은(초박막) 분자전자소자가 국내 연구진에 의해 제작되어, 앞으로 휴대용 기기뿐만 아니라 다양한 전자소자에서 매우 가볍고 쉽게 휘어질 수 있는 초소형 전자소자가 개발될 것으로 전망됩니다. 

자기조립단분자막(Self-assembled monolayer, SAM) : 기질의 표면에 자발적으로 입혀진 규칙적으로 잘 정렬된 대표적인 유기 분자 박막으로 특별한 기구가 필요하지 않고, 기질의 모양이나 크기에 영향을 받지 않아 복잡한 기질 위에서도 제조할 수 있고 넓은 면적에도 가능한 특징이 있습니다.

서울대 이탁희 교수가 주도하고, △박성준 박사과정생 △왕건욱 연구원 △윤명한 교수 등이 참여한 이번 연구는 교과부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업과 선도연구센터지원사업의 지원으로 수행되었고, 세계 최고 과학전문지인 ‘네이처’의 자매지로서 나노 분야의 권위 있는 학술지인 ‘Nature Nanotechnology’ 최신호(7월 4일자)에 게재되었습니다.

분자전자소자(molecular electronics)는 분자 크기가 매우 작고(보통 수 나노미터 미만, 10억분의 수 미터 미만) 자기조립공정이 가능하여, 고집적이면서도 저렴한 전자소자를 만들 수 있어 전 세계적으로 활발히 연구되고 있는 분야입니다.

그러나 지금까지 알려진 분자전자소자는 대부분 딱딱한 기판(예, 실리콘) 위에서 만들기 때문에 자유자재로 휘어질 수(플렉시블) 없었습니다. 또한 기존의 휘어지는 유기전자소자(organic electronics)는 두께가 수 마이크로(100만분의 1미터)여서 상대적으로 큰 것이 단점이었습니다. 

이탁희 교수 연구팀은 박막 두께가 1~2나노미터로 매우 얇은 자기조립단분자막을 휘어지는 플라스틱 기판 위에 전자소자로 제작하는데 성공하였습니다. 특히 이 교수팀의 분자(나노)크기의 휘어지는 유기전자소자는 반복적인 휨 현상이나 다양하게 휘어진 환경에서도 전기적 전도 특성이 안정적으로 제어되었습니다. 

또한 연구팀의 분자전자소자는 점차적으로 휘거나, 매우 심하게 혹은 다양한 형상의 휨 환경에서도 안정적이고, 1,000회 이상의 반복적인 휨 테스트에서도 고유의 상태를 유지하였습니다.  

이탁희 교수는 지난 2009년 단일 분자 한 개가 트랜지스터 소자로 작동될 수 있음을 세계 최고 권위지 ‘네이처’에 발표하였는데, 이번 연구는 이러한 분자소자가 플렉시블한 환경에서도 정상적으로 구동될 수 있음을 검증한 연구결과여서 그 의미가 크다고 할 수 있습니다. 

이탁희 교수는 “이번 연구는 나노크기의 매우 얇은 단일 분자를 이용해 자유자재로 휘어질 수 있는 유연한 분자전자소자를 개발할 수 있는 가능성을 열었다”고 연구의의를 전했습니다.

아이디어 팩토리가 마음에 드신다면 구독+해 주세요