에너지과학과 정소희 교수 연구팀,
반응중간체 이용한 새로운 형상의 공유결합성 친환경 퀀텀닷 소재 개발
- 반도체 나노입자 합성과정에서 반응 중간체 분리, 이를 이용하여 인공원자의 성장을 미세 제어해 

세계 최초 단결정 나노테트라포드 합성
- 세계적 권위 학술지‘Nature Communications' 논문 게재

[그림1] 에너지과학과 정소희 교수, 제1저자 김영식, 최혜경 연구원

에너지과학과 정소희 교수 연구팀(제1저자 김영식, 최혜경 연구원)이 카이스트 김용현 교수, UNIST 정후영 교수 공동 연구팀과 함께 차세대 양자점 디스플레이(예: QLED)에서 빛을 내는 발광 소재로 각광받고 있는 InP 양자점 소재의 미세 성장제어 기술을 개발했다고 밝혔다.

나노입자의 용액 합성과정에 존재할 수 있는 다양한 반응중간체(intermediate) 중 노출면(facet)과 결정성이 명확히 존재하여 표면에너지를 예측할 수 있는 반응 후기중간체(late intermediate)를 분리하고, 분리된 반응 중간체의 표면에너지를 이용하여 성장을 제어하는 방식이다.

현재 InP 양자점의 반응경로는 매우 복잡하며 입자 표면 에너지 제어가 되지 않아 구형의 입자로만 성장이 가능했다. 입자의 표면이 명확히 정의된 반응 중간체를 분리·분석하여 성장에 이용함으로 표면에너지에 따른 입자의 성장을 제어할 수 있게 되었고, 세계 최초로 단결정 테트라포드 모양의 반도체 나노입자를 합성할 수 있었다. 

[그림2] 인공원자 반응경로 제어

정소희 교수는 “본 연구는 공유결합성 인공원자 표면 구조 제어를 통한 새로운 소재 개발의 장을 연 것에 그 의미가 있다”며 “연구팀이 개발한 ‘단결정’ 테트라포드 나노입자는 세계 최고 수준의 색 순도를 보여 양자점 TV와 같은 차세대 양자점 디스플레이 소자 개발에 도움이 될 수 있고, 기존 ‘다결정’ 테트라포드 나노입자와 다른 새로운 양자 광·물리적 특성을 보여 그 파급효과가 기대된다”고 밝혔다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 미래소재디스커버리 사업 및 중견연구, 소재혁신 사업의 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 다학문분야 과학 분야 국제학술지 네이처 커뮤니케이션(Nature communications, Impact Factor=14.919 )에 7.22(목) 온라인 게재되어 그 성과를 인정받았으며, 특허로도 출원되어 원천 기술 확보가 가능할 것으로 기대를 모으고 있다.
    ※ 논문명: Tailored growth of single-crystalline InP tetrapods
    ※ 논문 출처: https://www.nature.com/articles/s41467-021-24765-7