폭발물 감지한계 40배 이상 높여

조선대 광나노소재연구실, 화학·생물학 센서용 실리콘 양자점 고체 개발

조선대 손홍래(사진) 책임교수가 이끄는 광 나노소재연구실은 사염화 실리콘으로부터 소디움 벤조페논을 환원제로 사용하고 부틸리튬을 이용하여 표면을 알킬화하여 평균직경 6.5nm의 광 발광성 실리콘 양자점을 합성하였다.

손 교수는 또 유기 기능화 된 실리콘 양자점으로부터 3차원 배열 구조를 가지는 양자점 고체를 형성하는데 성공했으며 이는 국제전문학술지(SCI) ‘Journal of the American Chemical Society’ 지난해 12월호에 게재되었다.

이 기술은 특허 출원 중이다.
실리콘 고체는 간접적인 밴드 갭의 전자구조 때문에 발광 효율이 매우 약하다. 그러나 직경이 나노 수준인 실리콘 양자점은 하이젠 베르그의 불확정성 원리에 의해 전자의 운동량의 분포가 넓어지고 그 결과 직접적인 밴드 갭 전이가 가능해 발광 효율이 크게 향상된다. 따라서 광전자 소자로 응용할 수 있다.

또한 실리콘 양자점은 기존의 II-VI족 반도체 양자점에 비해 친환경적이고 실리콘 기반의 반도체 공정에도 부합하다는 장점이 있다. 손 교수 연구실 팀은 이미 10억 분의 1 이하의 농도에 해당하는 매우 극미량의 폭발물과 화학신경제, 탄저균 등을 감지하는 광 발광성 실리콘 나노응집체 및 다공성 실리콘을 개발하였다. 최근에는 폭발물(TNT) 분자를 인식해 포집할 수 있는 실리콘 나노집게 화합물을 개발 하기도 했다.

이 화합물은 기존 감지한계보다 약 40배 이상 증가시키는 효과가 있다. 손 교수는 앞서 개발한 유기 기능화 실리콘 양자점으로부터 3차원 배열구조를 가지는 실리콘 양자점 고체를 이용하면 지금보다 훨씬 더 극미량의 폭발물을 감지할 수 있고 상용화에도 쉽게 접근할 수 있다고 전망했다.

손 교수는 “현재 전 세계적으로 불특정 다수를 겨냥한 테러가 매일 일어나고 있다. 또한 G20 정상회담 및 아시아 첫 IMF 국제회의가 한국에서 개최되기에 어느 때보다 테러에 대한 대비가 시급하다. 폭발물 탐지용 센서 개발에 관한 연구와 상용화가 시급하다”고 말했다.

그는 한국 국방 과학기술을 비롯한 화학 분야의 연구를 앞으로 더해 나갈 예정이다.

<본 자료는 정보제공을 위한 보도 자료입니다.>

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