포스텍 화학과 박문정 교수팀 개발
포스텍(포항공대, 총장 김도연) 화학과 박문정 교수·디판카(Dipankar) 박사·박사과정 김경욱 씨 팀은 얼음 표면 위에서 8분이라는 짧은 시간 동안 큰 면적의 2차원 전도성 고분자를 친환경적으로 합성하는 데 성공했다. 이 연구는 세계적인 권위지인 ACS 나노지에 최근 게재됐다.
전도성 고분자 중 PEDOT:PSS는 디스플레이나 태양전지에 활용되며 가장 활발하게 연구되는 물질이다. 하지만, 상용화를 위해서는 면적을 넓히거나 전도도를 높이는 반면 합성시간을 줄여야 하는 과제가 남아 있었다. 연구팀은 얼음표면에서 고분자를 합성하는 새로운 발상으로 이 과제를 해결했다.
이러한 방식은 얼음 위에서 전도성 고분자를 합성했기 때문에 얼음을 녹이는 간단한 방법으로 형판을 제거할 수도 있다는 장점이 있다. 기존에 사용되던 층상 자기조립이나 그래핀 복합물을 이용하는 방식은 조립 후 사용한 형판을 제거하는 복잡한 공정이 필요했다.
또, 기존 방식은 치수의 한계가 존재해 넓은 면적의 박막을 합성하기가 어려웠다. 하지만 연구팀은 얼음 위에서 하는 합성 방법을 통해 30nm(나노미터) 두께에 약 10cm 직경의 매우 넓은 면적의 박막을 합성할 수 있었다.
특히 연구팀의 합성 방법을 활용하면 전도성 고분자를 8분 만에 합성할 수 있다는 점에서 산업계로부터도 주목을 받고 있다.
연구를 주도한 박문정 교수는 “얼음 표면에서 합성한 이 합성법은 친환경적일 뿐만 아니라 매우 높은 전도도와 투명한 특성을 지니고 있다”며 “이 기술이 발전한다면 미래 투명 전극을 필요로 하는 다양한 디바이스나 플렉시블 디바이스에 적용될 것”이라며 기대감을 밝혔다.
한편 이 연구는 중견연구, 선도연구센터 지원 사업, 미래소재 디스커버리사업, LG 연암재단의 지원으로 수행됐다.