이상현 전남대 교수팀, 인체 무해한 新 형광물질 개발
이상현 전남대 교수팀, 인체 무해한 新 형광물질 개발
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중금속 납 대신 희토류원소 사용해
TV 등 화면 색상 선명, 다양화 가능
태양전지, 조명, 레이저 산업 응용도
이상현 교수.
이상현 교수.

[한국대학신문 신지원 기자] 전남대학교 연구팀이 TV나 컴퓨터의 디스플레이 등에 쓰이면서도, 인체에 유해한 납을 사용하지 않은 새로운 형광물질을 개발하는데 성공했다.

이상현 전남대 교수(화학공학부) 연구팀은 한국과학기술연구원 복합소재기술연구소와의 공동연구를 통해 인체에 유해한 납을 사용하지 않은 페로브스카이트 나노소재를 개발했다.

페로브스카이트는 TV나 컴퓨터의 디스플레이는 물론 태양전지에 쓰이는 반도체 물질로, 빛을 전기로 바꾸거나 전기를 빛으로 바꾸는 특성이 있어서 고체 상태의 조명, 레이저 등의 산업분야에 응용되고 있다.

연구팀은 비교적 간단한 제조공정에 의해 합성이 가능하고, 극미량만으로도 높은 발광율을 구현할 수 있어, 선명하고 다양한 색상을 나타낼 수 있다고 설명했다.

더구나 이 합성소재는 기존에 개발되고 있는 소재가 인체와 환경에 유해한 납을 사용해야 하는 한계를 뛰어 넘은 것이어서, 미래 광소자 및 디스플레이의 유망 소재로 주목되고 있다.

희토류계 원소인 이터븀을 사용하여 합성한 무기계 페로스카이트의 결정구조 (ABX3, 빨강: 세슘, 연두: 요오드, 금색: 이터븀)와 나노소재의 전자투과현미경을 통해 관찰한 이미지 (왼쪽 바탕)
희토류계 원소인 이터븀을 사용하여 합성한 무기계 페로스카이트의 결정구조 (ABX3, 빨강: 세슘, 연두: 요오드, 금색: 이터븀)와 나노소재의 전자투과현미경을 통해 관찰한 이미지 (왼쪽 바탕)

공동연구팀은 다양한 시도 끝에 납을 대신해 희토류계 원소인 이터븀 (Ytterbium, 원자번호 70번)를 사용하므로써 고품질, 고균일도를 가지는 페로브스카이트 나노소재 합성에 성공했다. 또 이를 활용해 고성능 광검출기 소자를 제작하기도 하는 등 무연 페로브스카이트 나노소재에 대한 새로운 활로 제시와 더불어 해당 원소재의 응용 및 상업화에 획기적인 기회를 가져올 것으로 기대된다.

이 연구는 한국연구재단 및 한국과학기술연구원(미래창조과학부)의 지원으로 수행됐으며, 국제적 재료화학분야의 권위지인 ‘어드벤스드 머터리얼스’(Advanced Materials, 영향력 지수 25.809) 6월 23일자 온라인 판에 게재됐다.


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