KAIST, 차세대 발광 물질 ‘카본닷’ 특성 변화 메커니즘 규명

입력 2020-11-05 13:00

  • 가장작게

  • 작게

  • 기본

  • 크게

  • 가장크게

▲이중 발광을 보이는 카본닷이 농도에 따라 발광 특성이 변화하는 이미지. (사진제공=한국과학기술원)
▲이중 발광을 보이는 카본닷이 농도에 따라 발광 특성이 변화하는 이미지. (사진제공=한국과학기술원)
한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 김도현 교수 연구팀이 차세대 발광 물질인 이중 발광 ‘카본닷’의 농도 의존성 발광 특성 변화 메커니즘을 규명했다고 5일 밝혔다.

카본닷(carbon-dot)은 탄소 기반의 발광 물질로 풍부한 원료와 낮은 독성 및 환경친화적인 장점 때문에 기존에 상용화돼 있는 유기 발광체, 양자점(퀀텀닷)을 대체할 수 있는 차세대 발광 물질로 부상하고 있다.

카본닷은 다색발광과 농도 변화에 따라 다양한 발광 특성을 보이지만 매우 드물게 만들어진다는 게 약점이다. 또 복수 발광 소스 사이의 복잡한 상호작용으로 인해 카본닷의 다색발광과 농도 변화에 따른 다양한 발광 메커니즘을 규명한 연구가 거의 이뤄지지 않고 있다.

연구팀은 이런 문제해결을 위해 청색ㆍ적색 이중 발광 카본닷을 합성해 카본닷의 입자 간 거리가 카본닷 발광 특성 변화에 중요한 역할을 한다는 점을 밝히는 연구를 진행했다. 카본닷 발광 현상의 농도 의존성이 수소 결합과는 상관없이 입자 간 거리에 의해 제어되는 현상일 수 있다는 가능성에 주목했다.

연구팀이 농도 변화에 따른 카본닷의 이중 발광 특성의 변화를 관찰한 결과, 임계 농도에서 적색 발광에 가장 적합한 입자 간 거리를 형성하고, 이 농도를 전후로 청색 발광이 강해지면서 카본닷의 농도별 이중 발광 특성이 변화하는 현상을 확인했다. 분광 분석을 통해 이중 발광의 청색 및 적색의 두 발광 소스를 각각 표면 작용기와 코어의 결합구조로 구분해 농도 변화에 따라 각 발광 소스의 이중 발광에 대한 기여도가 변화한다는 자세한 설명을 제시했다. 연구팀은 특히 고농도 영역에서 두 발광 소스의 상호작용에 대한 메커니즘 제시를 통해 입자 간 거리 변화 때문에 이중 발광 특성이 제어된다는 결과를 얻었다.

연구팀이 합성한 이중 발광 카본닷은 단일 형광체로서 청색과 적색 발광을 동시 구현할 수 있고 특성 제어가 가능함에 따라 혼합색 구현은 물론 색 변화에 의한 센싱에 사용할 수 있다.

제1 저자인 유효정 박사과정 학생은 “카본닷 입자 간 거리에 따라 발광 소스의 상호작용이 일어나 농도에 따른 발광 특성에 변화가 일어난다는 해석은 기존 연구에서 간과됐던 부분”이라면서 “이중 발광 현상에 대한 분석과 함께 이 연구 결과가 카본닷 발광 현상 규명에 있어 새로운 관점을 제시한 것”이라고 의미를 부여했다.

  • 좋아요0
  • 화나요0
  • 슬퍼요0
  • 추가취재 원해요0

주요 뉴스

  • 국민주 삼성전자의 눈물, '시즌2' 맞은 코리아 디스카운트 [삼성전자 파업 초읽기]
  • 광주 여고생 살해범 신상공개…23세 장윤기 머그샷
  • 뉴욕증시, 4월 PPI 대폭 상승에 혼조...S&P500지수 최고치 [상보]
  • 고공행진 이제 시작?...물가 3%대 재진입 초읽기 [물가 퍼펙트스톰이 온다]
  • 탈모도 ‘혁신신약’ 개발 열풍…주인공 누가 될까[자라나라 머리머리]
  • 멋진 '신세계' 어닝 서프라이즈에…증권가, 목표주가 66만원까지 줄상향
  • 은행권, 경기 둔화에도 생산적금융 속도…커지는 건전성 딜레마
  • “전쟁 때문에 가뜩이나 힘든데”…공사비 올리는 입법 줄줄이
  • 오늘의 상승종목

  • 05.14 13:10 실시간

실시간 암호화폐 시세

  • 종목
  • 현재가(원)
  • 변동률
    • 비트코인
    • 117,566,000
    • -2.27%
    • 이더리움
    • 3,338,000
    • -2.17%
    • 비트코인 캐시
    • 641,500
    • -2.21%
    • 리플
    • 2,117
    • -1.63%
    • 솔라나
    • 134,000
    • -5.3%
    • 에이다
    • 391
    • -3.69%
    • 트론
    • 520
    • +0.39%
    • 스텔라루멘
    • 235
    • -3.29%
    • 비트코인에스브이
    • 24,130
    • -3.86%
    • 체인링크
    • 15,060
    • -2.96%
    • 샌드박스
    • 114
    • -5%
* 24시간 변동률 기준