이다예 ▲ UNIST 기계항공및원자력공학부 김태성 교수, (왼쪽)배주열 연구원. 울산과학기술원 제공. ▲ (왼쪽)'거품을 통한 나노 구조 영감'과 '나노 와이어 패턴 제작'. 울산과학기술원 제공. 반도체나 잘 휘어지는 액정 등 기판에 필요한 미세한 패턴을 저렴하고 쉽게 새길 수 있는 방법이 개발됐다. 울산과학기술원(UNIST)은 기계항공 및 원자력공학부 김태성 교수팀이 ‘액체 거품의 구조를 제어하는 기법’을 개발해 나노 패턴을 대면적으로 새기는 방법을 제안했다고 6일 밝혔다. 현재 패터닝(패턴을 만드는 방법)에서 가장 많이 쓰이는 전자빔 또는 포토 리소그래피 기술은 원하는 패턴을 정확한 위치에 새길 수 있지만, 공정과정이 오래 걸리고 고가 장비 이용으로 단가가 높다는 것이 단점이다. 이를 극복키 위해 액체를 이용한 패터닝 기술이 연구 중이지만, 액체 제어 등에 변수가 많아 정확도를 높이는 것이 관건이다. 이에 연구진은 자연계에서 흔히 볼 수 있는 거품의 구조와 미세유체장치를 통해 전례 없는 시스템을 만들었다. 일반적 거품 구조는 ‘폐쇄계’(close system)로 각 공기 방울 간의 압력차 때문에 큰 공기 방울이 작은 공기 방울을 흡수하는 오스발트 라이프닝 현상이 발생, 규칙적인 나노선 패터닝을 구성키 어려웠다. 연구진은 미세유체장치를 통해 폐쇄계의 거품 구조를 ‘개방계’(open system)를 가진 구조로 만들어 오스발트 라이프닝 현상을 배제해 나노패턴 제어를 쉽게 하도록 했다. 제1저자인 UNIST 기계공학과 박사과정 배주열 연구원은 “개방계 거품을 구현하고 그 원리를 분석한 최초의 시도”라면서 “이 거품으로 만든 나노 필름 구조가 증발하는 과정에서 물질을 주조하는 틀이 된다”고 설명했다. 김태성 교수는 “유연한 기판 위에서도 대면적으로 미세한 패턴을 그려넣을 수 있는 장점이 있는 기술”이라며 “쉽고 저렴하게 몇 분 만에 나노입자나 유기물을 포함한 다양한 물질의 나노 패턴을 만들 수 있어 미래형 기기 제작에 유용할 것”이라고 밝혔다. 과학기술정보통신부·한국연구재단의 연구과제(중견연구, 기초연구실, 글로벌박사펠로우십) 지원으로 이뤄진 이번 연구는 네이처(Nature)의 자매지인 ‘네이처 커뮤니케이션스’(Nature Communications) 7월 19일자 온라인판에 게재됐다.
6일, 울산과학기술원은 김태성 교수팀이 폐쇄계의 거품 구조를 ‘개방계’ 가진 구조로 ‘액체 거품의 구조를 제어하는 기법’을 개발해 나노 패턴을 저렴하고 쉽게 새길 수 있는 방법을 제안했다고 밝혔다.