[신기술소개] 스웨덴 Linkoping University, 실크섬유를 이용하는 트랜지스터

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상태가 크게 다른 것을 세계 최초로 확인했다. 이 결과로부터 그래핀이 전자 디바이스로서 응용될 때, 그래 핀의 가장자리에 존재하는 탄소원자의 성질이 크게 영향을 미치는 것을 알았다. 본 방법의 개발로 물질 중 의 반응 활성 부위를 원자 수준에서 상세하게 특정 짓는 것이 가능하게 되어, 이후, 나노 디바이스의 개발 이나 신물질 합성 설계에 도움이 될 것으로 기대된다. 본 연구 성과는 2010년 12월 23일 영국의 과학지 Nature 온라인판에 공개되었다(※ 발표논문 참조).

※ 발표논문 : Kazu Suenaga & Masanori Koshino, “Atom-by-atom spectroscopy at graphene edge,”

Nature, 23 December 2010∣DOI :10.1038/nature09664

Figure. 그래핀 가장자리의 모식도. 일반 탄소원자는 3개가 이웃한 탄소원자에 둘러싸여 있지만(1), 가

장자리의 탄소원자는 이웃한 탄소원자의 수가 2개이거나(2), 1개이다(3).

출처 : 201.12.16 AIST (http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2010/pr20101216/pr20101216.html) 작성 : 소대섭(한국과학기술정보연구원)

스웨덴 Linkoping University, 실크섬유를 이용하는 트랜지스터

변형된 실크 섬유를 이용한 트랜지스터가 스웨덴 및 스페인 연구팀에 의해 개발되었다. 이 혁신적 기법 은 섬유와 함께 사용하거나 생물학적 환경에 삽입할 수 있는 새로운 세대의 전자회로의 핵심이 될 수 있다.

기존의 전자기기는 딱딱한 기질 위에 프린트되지만, 좀 더 다양한 응용을 위한 유연한 전자기기에 대한 개발노력이 지속되어 왔다. 일부에서는 섬유에 직접 프린트하는 방법도 개발하고 있지만, 대부분의 경우는 어떻게 하면 개별 섬유를 회로의 구성성분으로 이용할 수 있는 방안을 연구하고 있다.

스웨덴 Linkoping University의 Olle Inganas의 연구팀 및 생명과학 연구소와 스페인의 전기화학기술연

구소(Centre for Electrochemical Technologies)는 후자에 해당하는 연구를 수행하고 있다. 과거 6년 동

안, Inganas의 연구팀은 누에인 Bombyxmori가 만든 실크섬유를 전도성 고분자가 분산된 용액에 담가 반

KIC News, Volume 14, No. 1, 2011

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도체에 이용하는 법을 보여준 바 있다. 이제 이와 같은 반도체성 실크섬유를 직조하여 전기화학 트랜지스 터(electrochemical transistor)로 만들 수 있게 되었다. 전기화학 트랜지스터는 전해질이나 이온성 용액을 사용하여 전도성을 조절한 것으로, 보통의 반도체에서 사용되는 dopant (반도체에 첨가하는 미세한 불순 물)의 역할을 수행한다.

실크 트랜지스터를 만들기 위해서, 연구팀은 PEDOT-S로 알려진 고분자에 담가두었던 두 개의 실크 섬 유를 교차시킨 후 교차부위에 전해질을 한 방울 첨가하였다. 한 섬유의 양 말단에 전압을 인가함으로써, 이 섬유는 게이트 전극(gate electrode)의 역할을 하게 되고 결국 다른 섬유에 흐르는 전류를 조절할 수 있게 된다. 이 다른 섬유의 말단은 소스(source)/드레인(drain) 전극의 역할을 한다. 이것은 기존의 트랜지스터가 발휘하는 것과 동일한 기능을 보인다.

일리노이대학(Urbana-Champaign, US)의 재료과학자인 Jennifer Lewis는, 본 연구결과가 섬유와 전자 제품의 통합을 위한 중요한 과정을 Inganas 연구팀이 수행한 것이라고 평가하면서도 몇 가지 제한점이 있 음을 지적하고 있다. 실크섬유의 전기적 특성은 실크 코어(silk core)의 절연성에 연관된 문제점을 안고 있 으며, 전해질을 통한 두 개 섬유의 연결은 대규모 제조공정 적용하기에는 적절하지 않다는 점이다.

매사추세츠대학(Dartmouth, US)의 플렉서블 일렉트로닉스(flexible electronics) 전문가인 Paul Calvert 는 실크 트랜지스터가 장단점이 모두 있음에 동의하고 있다. 실크 트랜지스터가 저전압에서 구동되고 전류 를 100배 정도 조절할 수 있다는 점이 기존의 트랜지스터와 비교된다. 그러나 속도가 느리고 그리 신축성 이 있는 것도 아니라는 단점이 존재한다. Linkoping 연구팀은 다음 연구로 비전형적인 전자제품을 위한 실 크 트랜시스터를 시연해 보이는 것이다. 연구팀은 생체조직에 응용하기를 희망하고 있다.

Figure. 실크섬유 기반의 전기화학 트랜지스터의 현미경 사진. 소스(S), 드레

인(D) 및 게이트(G)가 표시되어 있다. 전해질 방울은 교차점에서 두 개 섬유 간의 갭을 연결해 주는 다리 역할을 한다.

출처 : http://www.rsc.org/chemistryworld/News/2011/January/05011102.asp 작성 : 김상범(경기대학교)

덴마크 공대(Technical University of Denmark), 친 환경적인 유기 태양전지 제조 방법

덴마크 공대(Technical University of Denmark) 연구진은 모든 층을 수용성 처리 기술을 사용하여 고분

자 태양전지를 제조할 수 있는 새로운 방법을 개발했다.