국립 경상대학교(GNUㆍ총장 이상경) 자연과학대학 화학과 김주영 교수팀이 금 나노막대 표면을 판상형 유기리간드 적층을 통해 코팅하는 획기적인 기법을 개발했다.

연구결과는 세계적으로 권위 있는 화학 분야 SCI급 국제저널인 ‘케미컬 커뮤니케이션’(Chemical Communications; 피인용지수 6.164)에 게재됐다. 발표한 논문은 ‘테트라시아노퀴노다이메탄을 사용한 금 나노막대 코팅과 형태 제어(Controllable coating and reshaping of gold nanorods with tetracyanoquinodimethane)’이다.

판상형 유기리간드인 테트라시아노퀴노다이메탄(tetracyanoquinodimethane)은 전자이동이 우수한 대표적 유기리간드로서 태양전지 및 유기발광다이오드와 같은 전자소자에 널리 활용되고 있다. 테트라시아노퀴노다이메탄을 나노입자에 코팅하는 기술은 향후 플렉시블(flexible) 전자소자와 같은 차세대 전자기기 개발에 필수적인 기술이 될 수 있다. 하지만, 현재까지 테트라시아노퀴노다이메탄에 관련한 전자이동 연구는 마이크로미터의 큰 결정에 초점이 맞춰져 있었다.

김주영 교수 연구팀은 수용액에서 약 50 나노미터 길이의 금 나노막대 콜로이드 입자와 테트라시아노퀴노다이메탄의 반응을 통해 얇은 적층 구조를 금 나노막대 표면에 획득할 수 있었으며, 개발한 기법은 다른 형태와 결정면을 가진 금 나노입자에도 적용 가능함을 증명했다. 더불어, 테트라시아노퀴노다이메탄의 농도, 반응시간 및 숙성시간을 조절하여 금 나노막대의 식각(蝕刻; 약물을 써서 유리나 금속 따위에 조각함)을 제어할 수 있었다.

이 연구결과로 획득한 테트라시아노퀴노다이메탄으로 코팅된 금 나노입자는 차세대 디스플레이 및 태양전지와 같은 전자소자 성능 향상에 기여할 소재로서 잠재력을 기대하고 있다.

이 연구는 경상대학교 화학과 학부생 연구를 지원하는 ‘얼리 버드(Early Bird)’ 프로그램을 통해 2018년 2학기 대학원 석사과정에 진학한 이재덕(제1저자), 화학과 학부 4학년 이효성(제2저자), 화학공학과 학부 2학년 키구예 콜린스(제3저자) 학생의 주도로 수행했다.

이 연구는 한국연구재단 생애첫연구, 한국기초과학지원연구원 국가연구시설장비진흥센터 및 경상대학교 신임교원 지원 사업으로 이루어졌다.

류재주 기자