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이승우 교수, 세계 최초 다이아몬드 광결정(Photonic crystals) 구현으로 Science지 논문게재
2024.05.20 Views 792
이승우 교수, Science지 논문게재
- 디스플레이/에너지소자 핵심 소재인 다이아몬드 광결정 세계 최초 구현
- 30년 난제 해결
이승우 교수
- 디스플레이/에너지소자 핵심 소재인 다이아몬드 광결정 세계 최초 구현
- 30년 난제 해결
이승우 교수
고려대학교 융합에너지공학과/KU-KIST융합대학원 이승우 교수는 뮌헨 루트비히 막시밀리안 대학교 Tim Liedl 교수팀과 함께 세계 최초로 다이아몬드 광결정(Photonic crystals)을 구현하여 ‘2024년 5월 15일’ ‘Science’지에 논문을 게재했다: Diamond-lattice photonic crystals assembled from DNA origami, Science, vol. 384, Issue 6697, pp. 781 (2024) (DOI: 10.1126/science.adl2733)
사진: DNA origami로 자가조립 된 다이아몬드 광결정 전자현미경 이미지
광결정은 빛의 반도체라고 불리는데, 광밴드갭(photonic bandgap)에 의해 원하는 파장대역의 빛을 모든 방향으로 반사시킬 수 있기 때문에 컬러형 복사냉각기, 이미지 센서, 디스플레이, 태양전지, 레이져의 핵심 광학 소재로 널리 이용되어 왔다. 광결정에서 diamond lattice가 champion이라고 알려진 건 UC Berkeley의 Eli Yablonovitch 교수님 등에 의해 1990년 초중반이다. 이는 diamond lattice가 광밴드갭을 가장 크게 열 수 있기 때문인데, 특히 direct-rod connected type의 diamond lattice가 champion 임은 2000년 초반 MIT E. L. Thomas 교수팀에 의해 한번 더 정립되었다. 그럼에도 불구하고 지금까지 구현된 사례가 없었다. 다이아몬드 광결정이 3D complex 구조이기에 콜로이드와 같은 소프트 나노재료의 자가조립(Self-assembly) 외에는 사실상 구현 방법이 없는데, 요구되는 구조의 부피 비중이 대게 40% 이하로 너무 낮다보니, 조립 안정성이 나오지 못했기 때문이다. 그러나 2020년에 이승우 교수 연구실에서 DNA origami란 소프트 나노재료를 통해 direct rod-connected 다이아몬드 광결정 구현이 가능하고 champion 광밴드갭을 열 수 있음을 이론적으로 밝혀냈고(https://doi.org/10.1021/acsabm.9b01171), 이번에 Tim Liedl 교수팀과 함께 실험적으로 처음 구현하여 광밴드갭 구조 기반 광반사를 적외선/가시광 대역에서 실증해내는데 성공했다. 빛-물질의 상호작용에 기반한 다양한 에너지/디스플레이 소자를 혁신시킬 수 있는 새로운 전기가 마련되었다고 할 수 있다.
