국민대학교는 생명나노화학과 (대학원 화학과) 도영락 교수 연구팀(제 1저자: 고민지 석사과정학생)이 고효율, 넓은 발광 반치폭을 가진 친환경적인 ZAIS/ZIS/ZnS 양자점을 개발, 재료과학 분야 세계 저명 학술지 중의 하나인 ‘Advanced Functional Materials (IF 11.382)’1월 26일자 논문의 표지논문으로 게재됐다고 31일 밝혔다.

최근 독성 물질을 포함한 카드뮴(Cd) 계열의 양자점을 대체하는 친환경적 I-III-VI족 계열의 양자점 연구가 활발하게 진행되고 있으나 양자효율을 향상시키는데 한계가 있었다. 그러나 이번 연구는 기존에 보고된 친환경적 I-III-VI 계열의 Ag-In-S(AIS) 양자점 중에서 녹색 파장을 가진 새로운 구조의 AIS 양자점을 개발하여 높은 양자효율을 달성, 새로운 합성법을 보고하여 큰 성과를 낼 수 있었다.

연구팀은 Zn-Ag-In-S 고용체(ZAIS solid solution) 코아(core)와 ZnS 쉘(shell) 사이에 Zn-In-S 내부 쉘(ZIS inner-shell)을 매우 강한 발열반응을 통해 합성하므로 코아와 쉘 사이의 격자 불일치(lattice mismatch)와 밴드 갭 불일치(band gap mismatch)를 완화시켜 높은 양자효율(quantum yield)을 가진 ZAIS/ZIS/ZnS 양자점을 합성했다.

본 연구팀이 개발한 친환경적 ZAIS/ZIS/ZnS 녹색 양자점은 고효율(양자효율:87%), 넓은 반치폭(>83nm)의 특성을 지녔으며 향후 조명용 발광소재에 적용할 수 있다는 것을 LED 패키지에 적용하여 가능성을 확인했다.

도 교수는 “양자효율 향상성, 유해성 등의 문제를 가진 기존의 카드뮴(Cd) 계열 양자점의 한계를 극복하는데 이번 연구의 성과가 있으며, 이 성과는 향후 조명용 LED, 태양전지, 디스플레이, 바이오어플리케이션 등의 다양한 형태로 적용될 수 있다.”고 밝혔다.

한편, 이번 연구 성과는 한국연구재단의 선도연구센터지원사업(ERC, 과제명: 하이브리드 디바이스를 이용한 일주기 ICT 연구센터)과 창의소재디스커버리사업의 지원으로 수행됐다.

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