오레곤 주립 대학(Oregon State University)의 연구진은 더 적은 독성 재료와 저렴한 제조 프로세스를 이용해서 양자점을 제조하는데 성공했다. 이 연구결과는 더 사용자 친화적인 백색광을 가진 차세대 LED 조명을 이끌 수 있을 것이다. 이 방법은 간단한 마이크로파 가열(microwave heating)을 이용해서 양자점을 제조했다. 

비용, 환경, 성능의 향상은 소비자가 좋아하는 고체-상태 조명 시스템을 제조할 수 있게 하고, 백열등과 형광등에 비해서 비용을 거의 절반 정도로 줄이는데 도움을 줄 수 있을 것이다. 이 기술은 향상된 조명 디스플레이, 컴퓨터 스크린, 스마트 폰, 텔레비전, 기타 시스템 속에 폭넓게 결합될 수 있을 것이다. Journal of Nanoparticle Research에 게재된 이 연구에서, 이번 연구진은 거의 모든 부엌에서 사용되는 오븐과 유사한 마이크로파 가열 기술이 적용된 “연속 흐름(continuous flow)” 화학적 반응기를 사용했다. 

연속 흐름 시스템은 빠르고, 저렴하며, 에너지 효율적이고, 제조비용을 절감시킬 수 있었다. 그리고 마이크로파 가열 기술은 이런 시스템을 더 폭넓게 이용할 수 있게 할 것이다. 이것은 이 프로세스 동안에 필요한 가열을 정밀하게 제어한다. 마이크로파 방법은 적절한 크기, 형상, 조성을 가진 나노입자의 개발에 적용될 수 있을 것이다. 

“양자점이 적용되는 다양한 제품 및 기술이 존재하지만, 향상된 LED 조명에 적용하기 위해서는 양자점의 대량 생산이 매우 중요하다”고 오레곤 주립대학의 Greg Herman 조교수가 말했다. “우리는 사람들이 원하는 부드러운 백색광을 가진 저렴하고 에너지 효율적인 LED 조명을 제조할 수 있다”고 Herman이 말했다. “동시에, 이 기술은 비독성 재료를 사용하고 사용되는 폐기물을 매우 감소시킬 것이다. 이것은 저렴한 가격과 환경 보호를 가능하게 할 것”이라고 Herman이 덧붙였다. 

산업용으로 제조되고 있는 최고의 LED 조명들은 카드뮴을 사용하는데, 이것은 고독성을 가진다. 이번 연구진에 의해서 조사되고 개발되고 있는 이 시스템은 CIS(copper indium diselenide)을 기반으로 한다. 이것은 높은 에너지 전환 효율을 가진 재료이다. 양자점은 광을 방출할 수 있는 나노입자이고, 입자의 크기를 정밀하게 제어함으로써, 광의 색상은 제어할 수 있다. 그들은 얼마 동안 사용될 수 있지만, 고가이고 최적의 색상 제어가 부족하다. 이번 연구진이 개발한 제조 기술들은 저렴한 비용으로 대량 생산이 가능하고, 더 나은 색상 제어를 위해서 높은 정밀도를 제공할 수 있을 것이다. 이와는 대조적으로, 광학, 전자공학, 의학 등에 적용되는 나노입자를 제조하는 시스템은 느리고, 비용이 많이 들고, 종종 독성을 가지고, 재료의 낭비가 심하다. 

이 시스템은 다른 분야에도 적용이 가능하다. 이 기술을 적용한 휴대폰과 휴대용 전자 기기들은 더 적은 전력을 사용하고, 훨씬 더 오래 사용할 수 있을 것이다. “타간트(Taggant)” 또는 특별한 적외선 또는 가시광선 방출을 가진 화합물들은 위조지폐 선별을 위한 정확하고 순간적인 식별을 가능하게 할 것이다. 이 연구결과는 Journal of Nanoparticle Research에 “Journal of Nanoparticle Research”라는 제목으로 게재되었다(10.1007/s11051-015-3123-1). 

출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』