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투명망토 만드는 '메타물질' 원천소재 공정기술 개발

홍성훈 ETRI 박사 "플렉서블 메타물질 제작 방법 연구 계획"
플렉서블한 기판 위에 금-은 이종나노소재 메타물질이 형성됨.<사진=ETRI 제공>플렉서블한 기판 위에 금-은 이종나노소재 메타물질이 형성됨.<사진=ETRI 제공>

영화에 나오는 투명망토가 현실로 한걸음 다가왔다.

ETRI(한국전자통신연구원·원장 이상훈)는 홍성훈 ICT소재연구그룹 박사 연구팀이 인공소재인 '메타물질'의 원천소재 공정기술을 개발했다고 21일 밝혔다.

메타물질은 자연에 있는 물질과 달리 구조나 배열형태에 따라 특성이 바뀌는 인공소재다. 메타물질 구조를 바꾸면 물질 특성까지도 마음대로 조절할 수 있다. ICT 기기에 적용하면 성능을 향상시켜 폭넓은 적용이 가능하다.

연구팀은 유리 기판 위에 200나노미터(nm)급의 '은 나노입자'로 나노디스크 형태의 패턴을 제작했다. 이후 개별로 은 입자를 금으로 코팅해 '금-은 이종 나노소재 기반의 메타물질'을 제작했다.

기존 금속을 고열로 증발시켜 진공 속에서 소재에 밀착시키는 '진공증착' 방식에서, 잉크처럼 뿌려서 만들 수 있는 '용액공정' 형식으로 제작 효율성을 높였다.

용액에 넣거나 빼고 용액을 뿌리면 메타물질 제작이 가능하게 된 것. 이 방식은 메타물질 공정시 온도를 낮추고, 대면적 유연한 기판 위에서도 제조가 쉽다는 장점이 있다. 이로써 플렉서블 소자에 메타물질 활용의 길이 열렸다.

특히 연구팀이 개발한 '금-은 이종 나노소재 기반의 메타물질'은 기존의 은 나노소재만 사용한 경우에 비해 안정성이 크게 향상됐다. 330℃ 이상의 온도와 1% 과산화수소 용액에서 2시간 이상에 노출되는 환경에서도 열적·화학적 안정성을 보였다.

홍성훈 박사는 "이번 기술로 제작 가능한 메타물질과 활용 범위가 다양해졌다"라며 "향후 해당 기술을 응용해 보다 균일성을 높인 플렉서블 메타물질 제작 방법을 연구할 계획"이라고 말했다.

한편, 이번 연구 성과는 나노분야 국제학술지인 '응용재료 인터페이스(AMI AMI : Applied Materials & Interface)' 온라인판에 6일자로 게재됐다.
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