포스텍(POSTECH)은 서종철 화학과·시스템생명공학부 교수와 신승구 화학과 교수 연구팀이 임성준 디지스트(DGIST) 나노기술연구부 박사 연구팀과 함께 전기음성 매트릭스 활용한 양자점의 표면유기분자 정밀 분석 기술을 개발했다고 12일 밝혔다.
양자점은 수 나노미터(㎚) 크기의 반도체 나노결정이다. 입자의 크기에 따라 빛의 색이 달라진다. 디스플레이나 태양전지, 암세포를 추적하는 생체 이미징 등 다양한 분야에서 폭넓게 활용되고 있다. 하지만 양자점이 제대로 작동하려면 표면을 '리간드(ligand)'라는 분자로 감싸야 한다. 이 분자의 개수에 따라 발광 효율이나 화학적 반응성이 크게 달라 바다이야기5만 지기 때문이다. 따라서 양자점을 제대로 이해하고 활용하려면 입자 '크기'와 '리간드 수'를 정확히 파악하는 것이 필수다.



(왼쪽부터) 화학과 통합과정 박상황 씨, 서종철 교수, 화학과 통합과정 노동연 씨


문제는 이 온라인야마토게임 두 가지를 한 번에 측정하는 방법이 없다는 점이다. 크기는 광학적 방법으로, 리간드 수는 별도의 화학 분석으로 따로 측정해야 했다. 마치 사람의 체형을 파악하려 할 때 체중은 저울로 재고, 입고 있는 옷의 치수는 다시 줄자로 재야 하는 것처럼 번거로운 과정이다. 무엇보다도 양자점 질량을 측정하기 위한 '매트릭스 보조 레이저 탈착 이온화 질량분석' 방식은 강 바다이야기예시 한 레이저를 사용하는 과정에서 리간드가 떨어져 나가는 문제가 있었다.



매트릭스 보조 레이저 탈착 이온화(MALDI) 과정에서 레이저를 흡수해 들뜬 상태가 된 양자점으로부터 전기음성도가 높은 매트릭스로 전자가 이동하면서, 낮은 레이저 에너지에서도 리간드 손실 없이 양자점 이온 오션파라다이스게임 (QD?)이 형성되는 메커니즘을 모식적으로 나타낸 그림.


연구팀은 전자를 끌어당기는 힘, 전기음성도에서 해법을 찾았다. 전기음성도가 큰 매트릭스 물질을 활용해 양자점이 레이저에 의해 들뜬 상태가 되면 전자를 빠르게 받아들이도록 설계한 것이다. 이 방식은 기존보다 훨씬 더 낮은 레이저 에너지에서도 안 손오공릴게임예시 정적인 이온화를 가능하게 해 리간드가 떨어지지 않은 상태로 질량을 측정할 수 있다. 나아가 길이가 다른 리간드로 감싼 양자점의 질량 차이를 정밀하게 분석해 리간드의 개수와 양자점의 크기를 동시에 계산하는 데 성공했다.
이 기술은 나노소재 분석 방식에 새로운 가능성을 제시한다. 양자점을 활용한 디스플레이와 태양전지 개발 과정에서 소재의 특성을 빠르고 정확하게 파악할 수 있으며, 적은 양의 시료만으로도 측정할 수 있어 희소하거나 고가의 나노소재 연구에도 유리하다. 또한 양자점 표면의 화학반응을 실시간으로 정밀하게 추적할 수 있어 신약 개발과 생체 진단용 나노소재 연구에도 활용될 것으로 기대된다.
한편, 이번 연구는 한국연구재단 선도연구센터 지원사업(양자동역학 연구센터), 개인기초연구 우수신진연구지원사업, 자율운영 대학 중점 연구소 지원사업(포스텍 기초과학연구소), 박사과정생연구장려금 지원사업, 과학난제도전 융합연구개발사업과 DGIST 기관 고유사업의 지원을 받아 수행됐다. 연구성과는 최근 분석화학 분야 학술지 '애널리티컬 케미스트리(Analytical Chemistry)'에 게재됐다.
포항=정재훈 기자 jhoon@etnews.com